LAVOISIER

Une révolution scientifique?

Un homme de son temps

• Une formation classique• Un amateur puis un professionnel de la science• Une carrière de grand serviteur• Un gestionnaire• Un membre des lumières• Un homme de la révolution • Une chute politique

La chimie avant LAVOISIER

• La chimie du siècle des lumières était déjà une discipline académique et organisée, à la fois dans les techniques expérimentales et l’élaboration théorique.

• La chimie qu’on enseignait à Paris vers 1760, quand Lavoisier fit ses études, était un système de connaissances cohérent, très distant de la tradition alchimique.

Le cours de Guillaume - François Rouelle au Jardin du Roy s’inspirait de la doctrine de Ernst-Georg Stahl (1660 - 1734) qui interprétait un grand nombre de réactions connues à l’époque, avec des éléments-principes.

• La terre

• L’eau

• L’air

• Le feu

Dans le cours de Rouelle, chaque élément principe (terre, air, eau et feu ou phlogistique) a deux fonctions :

constituant des mixtes ou corps composés et agent ou instrument, de réactions, par les propriétés qu’ils véhiculent

La combustion ou la calcination libère le phlogistique principe subtil et inflammable contenu dans le matériau

• Le phlogistique est cette matière très

subtile qui s’échappe lors de la combustion du charbon ou de la combustion des métaux.

• Le chimiste STAHL l’assimile au feu, cet esprit sans poids qui s’échappe lors de la combustion.

THEORIE DU PHLOGISTIQUE

• Tentative pour délimiter le territoire propre des interactions chimiques face à la mécanique newtonienne

• Un concept central, celui de mixte :Les réactions de certains corps entre eux peuvent créer par des actions autres que mécaniques des composés ayant des propriétés différentes de celles de leurs composants

La théorie expliquait en particulier la combustion et surtout la relation entre deux opérations qui jouent un rôle fondamental dans le développement des mines et de la métallurgie au XVIIIème siècle : la calcination (oxydation) et la réduction des métaux.

une livre de plomb ⇒ une livre et un peu plus de Litharge

Sans rien d’autre que le feu

• Les métaux se calcinent par analogie de la transformation de la craie en chaux

Le phlogistique présentait cependant une difficulté : si la calcination libère le phlogistique contenu dans le métal, comment expliquer que le métal calciné pèse plus lourd qu’au départ ?

Deux possibilités :

• L’augmentation de poids est due à l’air, plus lourd qui le remplace.

• Le phlogistique a un poids négatif

Au temps de Stahl la chimie est donc bien:

• Une science constituée

• Un corps de doctrine

• Un champ expérimental

• Un paradigme réfutable

L’aporie• Une contradiction philosophique ou logique sans solution

dans le cadre de la pensée légitime ou acceptée• En science l’aporie conduit à l’hypothèse ad-hoc puis

nécessairement au changement du paradigme c’est à dire de la théorie dominante

• Le changement se fait d’abord par la théorie et non pas par les faits

• Les faits ne sont têtus que s’ils ne rentre pas dans le cadre préliminaire de la théorie

Schéma théorique d’une Révolution scientifique

• L’obstacle du paradigme régnant• Une crise entre deux paradigmes

affirmés• Le remplacement du paradigme régnant

par le nouveau paradigme

C’est le problème de l’augmentation du poids qui a semé les premiers doutes sur le phlogistique dans l’esprit de Lavoisier en 1772.

En effectuant une calcination de l’étain dans une cornue scellée, en pesant méticuleusement avant et après l’expérience, chaque pièce du montage et l’ensemble, il a établi que l’augmentation de poids du métal calciné se faisait au détriment d’une partie de l’air contenu dans la cornue.

• Peu importe que l’on pèse, encore faut-il savoir pourquoi l’on pèse

• La réponse à cette question déterminera ce que l’on pèse

Claude Bourdellin (1621-1699) a consigné de1672 à 1699 les résultats de deux milles pesées, oeufs d’autruche, eau du péricarde d’un éléphant mort à Versailles, cervelle et chair d’une femme suppliciée, deux mille eaux minérales.Il n’en est resté que le poids de papier du registre correspondant

L’école iatrophysique

Descartes, Borelli, Perraultvoulait résoudre les questions biologiques par les méthodes quantitatives mais sans théorie préliminaire

Faire des bilans

• Qu’il s’agisse d’agriculture• De finances• De chimie• Donc de la calcination des métaux

« L’existence de la matière du feu, du phlogistique dans les métaux, le soufre etc, n’est réellement qu’une hypothèse, une supposition qui une fois admise explique il est vrai quelques uns des phénomènes de la calcination et de la combustion…mais si je fais voir que ces mêmes phénomènes peuvent s’expliquer d’une manière tout aussi naturelle dans l’hypothèse opposée, c’est à dire sans supposer qu’il existe du phlogistique dans les matières appelées combustibles le système de Stahl en est ébranlé »

Le principe du rasoir d’Occam

• L’explication la plus simple doit toujours être préférée.

• Le métal devient un corps simple, l’air un corps composé qui se recombine grâce à la chaleur

Cette augmentation de poids vient d’une quantité prodigieuse de l’air qui se fixe pendant la combustion et se combine avec les vapeursNovembre 1772

L’absorption est assez exactement proportionnelle à l’augmentation de poids de la chaux métallique

Au moment où Lavoisier apprend les sciences, la chimie est en pleine mutation car les gaz font leur entrée dans les laboratoires.

Depuis Boyle au XVIIème siècle, on connaissait les propriétés mécaniques de l’air et son élasticité, mais les chimistes ne lui prêtaient aucun rôle.

Vers 1760, au contraire, les chimistes anglais prennent grand soin de recueillir les gaz dégagés par les réactions chimiques, et Joseph Black peut isoler et identifier «l’air fixe» (dioxyde de carbone) dégagé des terres calcaires attaquées par l’acide et produit par la respiration d’un animal. En 1766, Henry Cavendish isole l’air inflammable (notre hydrogène) et Joseph Priestley identifie une douzaine de gaz dont l’azote qu’il appelle «air phlogistiqué» et l’oxygène, qu’il appelle «air déphlogistiqué».

Dans cette doctrine des éléments, le phlogistique, invisible et toujours caché, acquiert même une réalité observable quand on l’identifie à «l’air inflammable» de Cavendish.

• Lavoisier fait un usage opératoire du principe de conservation de la matière

• Ce n’est pas pour lui un principe abstrait mais une règle de construction de la scène de l’expérience

• D’où la question: y a t’il une mesure commune à toutes les matières?

• Si cette mesure est le poids, alors le poids devra lui aussi être conservé

Tout ce que j’ais mis dans l’enceinte doit ressortir. Si ce n’est pas le cas il y a fuite ou erreur, par exemple oubli d’un résidu

La balance d’instrument de précision devient instrument de prévision

«J’ai commencé à soupçonner que la présence d’un air circulant est nécessaire à la formation de la chaux métallique, que peut être même la totalité de l’air que nous respirons n’entrait pas dans les métaux que l’on calcine mais seulement une portion qui ne se trouve pas bien abondamment dans une masse donnée d’air»

«l’eau n’est pas une substance simple, elle est composée poids pour poids d’air inflammable et d’air vital»

La fin d’un système de corps simples

• La terre

• L’eau

• L’air

• Le feu

La nature de la révolution scientifique

• Lavoisier n’a découvert ni l’oxygène,ni l’hydrogène, ni le gaz carbonique, ni l’azote.

• Il les a mis en place dans un système chimique cohérent

• La vrai révolution est théorique• Elle n’est jamais individuelle en dépit

des apparences• Elle ne survient pas par hasard

Théorie de l’oxydo-réduction

• Une nouvelle théorie• Un nouveau langage

Une conception matérialiste du monde

• L’homme machine de La Mettrie• Les physiocrates• La naissance de la statistique• D’Alembert et Condillac

Schéma théorique d’une Révolution scientifique

• L’obstacle du paradigme régnant

• Une crise entre deux paradigmes affirmés

• Le remplacement du paradigme régnant par le nouveau paradigme

• Des méthodes d’investigation renouvelées

• Les vertus d’un raisonnement quantitatif

• Une théorie structurée a priori prenant en compte les apories précédentes