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Le 8 mai 1794 Ã Paris Antoine Laurent Lavoisier
est guillotiné à 50 ans, le ci-devant de Lavoisier, né le 26 août 1743 à Paris, chimiste, philosophe et économiste français, souvent présenté comme le père de la chimie moderne, qui se développera à partir des bases et des notions qu'il a établies et d'une nouvelle exigence de précision offerte par les instruments qu'il a mis au point. Il a inauguré la méthode scientifique, à la fois expérimentale et mathématique, dans ce domaine qui, au contraire de la mécanique, semblait devoir y échapper. Il a un diplôme d'avocat.Il est le directeur de thèse de Guettard.il a pour étudiants en thèse : Bertholet, Chaptal, Fourcroy, Hallé. Il soit sa renommée au principe de
conservation de la matière dit en France « loi de Lavoisier ». Il a reçu pour distinctions la médaille d'or de l'Académie des Sciences en 1766,Il fait partie des Hommes illustres Louvre, et des savants inscrits sur la tour Eiffel. Il était également rentier et fermier général de son métier ce qui lui couta sa vie.
Au delà de la découverte de l'oxydation, des composants de l'air et de l'eau, de l'état de la matière, ses contributions à la révolution chimique sont à la fois techniques, expérimentales et épistémologiques. Elles résultent d'un effort conscient d'adapter toutes les expériences dans le cadre d'une théorie simple dans laquelle, pour la première fois, la notion moderne d'élément est présentée de façon systématique. Lavoisier a établi l'utilisation cohérente de l'équilibre chimique, a utilisé ses découvertes sur l'oxygène, dont il a inventé le nom ainsi que ceux de l'azote et de l'hydrogène, pour renverser la théorie phlogistique, et a développé une nouvelle nomenclature chimique qui soutient, ce qui se révélera inexact, que l'oxygène est un constituant essentiel de tous les acides. Précurseur de la stœchiométrie, il a surtout traduit des réactions dans les équations chimiques qui respectent la loi de conservation de la matière, donnant à celle-ci une solide assise expérimentale.
Financier de son métier, soucieux d'établir des statistiques précises utiles à ce qu'il appelle à la suite de Condorcet l'arithmétique politique, il a été sollicité par l'administration royale puis révolutionnaire sur de très nombreux sujets depuis l'instruction publique jusqu'à l'hygiène en passant par le système monétaire. Il a aussi produit dans la lancée de Joseph Black la première théorie expérimentale de la chaleur, à travers l'étude non seulement de la combustion mais aussi de la respiration et de la fermentation des sols.
En bref
Le chimiste Lavoisier n'a en rien enrichi l'inventaire des choses naturelles, ni découvert quelque phénomène qui eût été inconnu avant lui. Mais on lui doit, en revanche, d'avoir conçu et mis à l'épreuve une méthode de penser la représentation de l'univers matériel. Grâce à lui, le rapport de la substance au substantif sera désormais pensé au moyen de pesées. L'analytique doit trouver son image exacte dans le dénotatif, et celui-ci rend compte par la composition vocalique de la structure associative des combinaisons.
La consistance de son système repose sur le principe newtonien d'économie : Rien ne se crée, ni dans les opérations de l'art, ni dans celles de la nature, et l'on peut poser en principe que, dans toute opération, il y a une égale quantité de matière avant et après l'opération ; que la qualité et la quantité des principes sont les mêmes et qu'il n'y a que des changements, des modifications. Dès lors, le champ matériel des transformations est réductible en droit aux équations qui décrivent les occurrences des combinaisons, ce qui entraîne l'obligation corrélative de clore tout système expérimental, afin d'en tenir l'exacte définition quantitative.
Lavoisier paiera d'exemple dans cette exigence de clôture qui aura d'immenses conséquences dans la théorie des phénomènes naturels : la thermodynamique ne se constituera-t-elle pas comme un corps de relations descriptives de systèmes isolés ?
C'est également en vertu de son principe d'économie que Lavoisier constate l'inutilité de donner au phlogistique une fonction médiatrice et introduit l'action effective de l'oxygène. Celle-ci chevillera, mais imparfaitement, la distribution élémentaire des substances, selon un projet didactique aussi bien que cosmologique. Son apport fondamental, en définitive, aura été de lier dans un effort de représentation, tout à la fois scrupuleuse et globale, une méthode de nomenclature rationnelle, une classification méthodique et une théorie de la matière où tout est résoluble en réarrangements de combinaisons. Le développement de la thermodynamique clarifiera certaines implications du projet de Lavoisier, mais son mérite incontestable est d'avoir, par sa mise en ordre temporaire d'un savoir errant, fondé positivement la chimie moderne. Une jeunesse studieuse : La famille Lavoisier a pour berceau la petite ville de Villers-Cotterêts, dans le Soissonnais. Le postillon Antoine Lavoisier, mort en 1620, y était chevaucheur des écuries du roi. Ses descendants s'élevèrent peu à peu dans la hiérarchie sociale, grâce à leur travail, à l'esprit d'économie, à une sage gestion du patrimoine, aux mariages calculés avec des jeunes filles riches et à la limitation des naissances. Leur mentalité de possédants bourgeois avait pour lointain objectif l'achat d'une charge entraînant l'accession à la noblesse non fieffée.
Jean-Antoine Lavoisier 1715-1775, descendant d'Antoine à la cinquième génération, fit ses études à la faculté de droit, à Paris, et succéda, en 1741, à un oncle procureur au parlement de Paris. En 1742, il épousa Émilie Punctis, fille d'un riche avocat. De cette union naquirent deux enfants : Antoine Laurent, le 26 août 1743, et, deux ans plus tard, Marie-Marguerite-Émilie, qui devait décéder à l'âge de quinze ans. Devenu veuf en 1746, le procureur s'établit chez ses beaux-parents où sa jeune belle-sœur, Clémence Punctis, se consacra aux deux orphelins.
Externe au collège Mazarin dont les cours de sciences étaient réputés, le jeune Antoine Laurent se révéla un brillant élève. En 1760, dans la classe de rhétorique, il obtint le second prix de discours français au concours général des collèges parisiens. Il suivit ensuite les leçons de mathématiques élémentaires de l'abbé Nicolas-Louis de La Caille, qui avait installé un petit observatoire dans l'établissement et qui lui donna le goût des observations météorologiques. En philosophie, il fut particulièrement frappé par les idées de Condillac sur le langage.
À sa sortie du collège, il poursuivit ses études dans deux directions, afin de suivre la double vocation à laquelle le poussaient une curiosité sans cesse en éveil, une intelligence exceptionnelle et une capacité de travail peu commune : celle d'exercer des fonctions d'administrateur à l'échelon élevé, correspondant à la fortune devant lui revenir, et celle de se livrer en même temps à des recherches scientifiques. Inscrit, suivant l'exemple paternel, à la faculté de droit, il fut reçu bachelier, licencié en 1764, et obtint le titre d'avocat en parlement.
Parallèlement à ces études juridiques, il suivit les cours de physique expérimentale de l'abbé Nollet, il apprit des rudiments de botanique avec Bernard de Jussieu au Jardin du roi et assista aux cours de chimie que l'apothicaire Guillaume-François Rouelle donnait en son officine de la rue Jacob. Rouelle enseignait en particulier la technique de manipulation des airs, le mot gaz, forgé par le chimiste flamand J. B. Van Helmont à partir du nom grec chaos, apparaîtra pour la première fois en français dans le Dictionnaire de chimie de P.-J. Macquer en 1766, au moyen d'un appareillage constitué par des tubes en verre coudés, aboutissant sous une cloche plongeant dans une cuve à eau. L'enseignement de Rouelle, s'il intéressa Lavoisier par les techniques opératoires qu'il recommandait, le dérouta cependant au point de provoquer de sa part les réflexions suivantes :
« Lorsque j'ai commencé pour la première fois à suivre un cours de chimie, quoique le professeur que j'avais choisi passât pour le plus clair et le plus à portée des commençants, quoiqu'il prît infiniment de peine pour se faire entendre, je fus surpris de voir de combien d'obscurité les premiers abords de la science se trouvaient environnés. J'avais fait un bon cours de physique... j'avais abordé avec quelque fruit les mathématiques élémentaires... J'étais accoutumé à cette rigueur de raisonnement que les mathématiciens mettent dans leurs ouvrages. Jamais ils ne prouvent une proposition que celle qui la précède ait été démontrée. Tout est lié, tout est enchaîné depuis la définition du point, de la ligne, jusqu'aux vérités les plus sublimes de la géométrie transcendante.
Dans la chimie, c'était tout une autre marche. Dès les premiers pas, on commençait par supposer au lieu de prouver, on me présentait des mots qu'on ne savait point encore définir ou, du moins, qu'on ne pouvait définir qu'en empruntant des connaissances qui m'étaient absolument étrangères et que je ne pouvais acquérir que par l'étude de toute la chimie. Ainsi on commençait la science en supposant déjà que je la savais.
Lavoisier compléta sa culture scientifique en s'initiant à la minéralogie et à la géologie, que lui enseigna un ami de sa famille, le géologue Jean-Étienne Guettard, conservateur de la collection d'histoire naturelle du duc d'Orléans au Palais-Royal.
Sa vie
Le collège des Quatre-Nations où Lavoisier a été écolier, et où siègera l'Académie des sciences à partir de 1805.
Né le 26 août 1743 à Paris, dans une famille aisée, Antoine Laurent de Lavoisier est baptisé le jour de sa naissance en l’église Saint-Merrin. Orphelin de sa mère à l'âge de cinq ans, il hérite ainsi une grande fortune.
En 1754, à l'âge de onze ans, il intègre le collège des Quatre-Nations. Les cours incluent chimie, botanique, astronomie et mathématiques. En classe de philosophie, la dernière année, il a pour professeur l'astronome Nicolas-Louis de Lacaille, auprès duquel il s'enthousiasme pour la météorologie, passion qui ne le quittera jamais.
À l'automne 1761, il s'inscrit à la Faculté de droit civil et canonique. Il y suit le cursus habituel, qui lui délivre en deux ans le baccalauréat en droit et l'année suivante, en 1764, la licence qui lui permet de s'inscrire au barreau de Paris. Il ne plaidera cependant jamais.
Durant ces études de droit, il assiste à des conférences sur les sciences naturelles. Paris frisonne alors de l'esprit encyclopédique. L'université est agitée par l'abolition du monopole qu'exercent les jésuites sur l'enseignement, la sécularisation de leurs écoles et la création d'écoles d'application, telle, en 1747, l'École des ponts et chaussées, dans lesquelles l'enseignement moral et religieux s'efface devant celui des sciences et des techniques. L'étudiant Lavoisier adhère à la démarche expérimentale que, dans la ligne cartésienne, professe Étienne de Condillac depuis une dizaine d'années dans les salons parisiens. Il est un lecteur avide du Dictionnaire de la chymie que vient de publier Pierre Macquer, le théoricien des affinités électives entre corps chimiques, qui préfigurent les équations chimiques. Son premier essai portera sur l'hydratation du gypse et fait l'objet d'une conférence qu'il donne en 1764 à l’Académie des sciences.
Deux ans plus tard, il est lauréat du concours de l’Académie des sciences pour un essai sur l'éclairage public des salles de spectacle et reçoit au nom du roi une médaille d'or. Cette même année 1766, il assiste Jean-Étienne Guettard, botaniste de l'Académie des sciences, dans l'élaboration de l'atlas minéralogique de la France. Il fait des relevés minéralogiques depuis déjà trois ans. Entre juin et novembre 1767, ils travaillent ensemble à une étude géologique de l’Alsace et de la Lorraine. Leur collaboration se prolongera jusqu'en 1780. Parrainé par Henri Louis Duhamel du Monceau, grand ami de son père, Antoine de Lavoisier est élu membre de l’Académie des sciences le 18 mai 1768, qui siège au Louvre, à l’âge de vingt-quatre ans5, soit deux ans avant un autre jeune collaborateur de Jean-Étienne Guettard avec lequel il a appris à travailler, Balthazar Georges Sage, lequel fondera en 1778, l'École des mines.
Fermier général 1770-1774
Deux balances ayant appartenu à Lavoisier, exposées au Musée des arts et métiers. Du modèle de celle de la Ferme, elles sont reliées par des tuyaux à des récipients à gaz sous pression.
Ses études de droit sont d'une importance capitale dans la vie de Lavoisier. Elles l'amènent en effet à s'intéresser à la politique française, et lui permettent d'acquérir en 1770 une charge de fermier général. Âgé de vingt-six ans, il entre ainsi au conseil d'administration de la compagnie privée à laquelle le roi délègue le monopole de la collecte des impôts. C'est ce poste de fermier général qui est à l'origine de ses principales découvertes scientifiques en chimie. Affecté au secrétariat chargé de la perception des impôts à l'octroi de Paris, il y dispose en effet d'une balance, qui sert à détecter les fraudes, la plus précise d'Europe, et c'est cette balance qu'il utilise pour procéder à des pesées moléculaires de divers gaz avec une marge d'erreur inégalée jusqu'alors.
Toutefois ce poste le tiendra éloigné pendant trois années de ses recherches. Il n'abandonnera cependant jamais son rôle d'expert en finance. Il proposera en 1790, à la faveur de la Révolution, une réforme du système monétaire français et en 1791 un changement d'assiette du système d'imposition. Dans son travail pour le gouvernement, il participe au développement du système métrique pour fixer l'uniformité des poids et des mesures dans l'ensemble de la France.
Le 16 décembre 1771, il épouse, à l'église Saint-Roch à Paris6, Marie-Anne Pierrette Paulze, la fille d'un fermier général, alors âgée de treize ans. Au fil du temps, celle-ci se révèle une aide et une collaboratrice scientifique précieuse pour son époux. Elle traduit pour lui des ouvrages anglais, parmi lesquels l'Essai sur le Phlogistique de Richard Kirwan et les recherches de Joseph Priestley. Elle réalise de nombreux croquis et gravures des instruments de laboratoire utilisés par Lavoisier et ses collègues. Elle écrit et publie également les mémoires de Lavoisier, et accueille des soirées où d'éminents scientifiques débattent des questions liées à la chimie.
À l'automne 1772, il se lance dans une recherche de plusieurs années sur ce qui cause la combustion. Reproduisant les expériences de Joseph Black, rencontrant à Paris, en octobre 1774, Joseph Priestley, qui a observé le 1er août précédent le dégagement d'un mystérieux air déphlogistiqué, il expose en avril 1775 dans un fameux mémoire appelé Mémoire de Pâques que la combustion a une cause nécessaire, la présence de cet air déphlogistiqué, qu'il baptisera en 1779 oxygène. Partant, il démontre la nature composée de l'air, et nommera, également en 1779, la partie qui n'est pas de l'oxygène, azote. C'est en 1778, qu'il publiera une description de l'effet de cet oxygène, l'oxydation, effet qu'il appelle acidification, et en 1783 qu'il montrera que l'eau est composée d'un gaz observé par Henry Cavendish, gaz qu'il baptise hydrogène.
Régisseur des Poudres 1775-1788
La Ferme générale est chargée depuis 1633 d'administrer pour le roi la Surintendance des Poudres et Salpêtres. C'est à ce titre qu'elle propose et obtient de créer en 1775, la Régie Royale des Poudres et Salpêtres, ancêtre de la SNPE et de l'actuel SIMu. Lavoisier en est un des quatre fermiers délégués aux postes de régisseurs8. Il est logé dans un hôtel du Grand Arsenal situé le long de l'actuel rue Bassompierre, où il dispose d'un laboratoire. Ses travaux portent sur l'amélioration de la production de la poudre et s'étendent au domaine de l'agrochimie. Il crée un nouveau procédé de production du salpêtre en utilisant la potasse d'Alsace. Son action se traduit par un redressement financier spectaculaire. Les bénéfices reversés par la Régie à l'état lui valent d'être reconnu.
Régisseur des Poudres par délégation de la Grande ferme, Lavoisier n'en continue par moins d'exercer sa charge au sein de celle-ci. Il y joue, comme le fait Goethe auprès du Duc de Saxe, un rôle de conseiller ministériel. À la suite de la guerre des farines, il s'oppose ainsi au nouveau ministre des finance, le physiocrate Turgot, et à l'inspecteur au Monnaies que celui-ci vient de nommer, Nicolas de Condorcet, dans leur projet d'une taxation des navires de commerce à la jauge. Pour lui, le seul impôt qui vaille est territorial et porte sur les revenus du capital.
Son travail d'académicien reste néanmoins primordial. En 1777, il lit devant l'Académie des Sciences un premier rapport sur la physiologie de la respiration.
En 1778, peu après la mort de son père, il acquiert le domaine et le château de Freschines à Villefrancoeur, dans le Blésois. Sa femme en assure depuis Paris l'administration et le couple se rend sur place régulièrement, quelques semaines par an, pour rencontrer l'intendant et mesurer les progrès. C'est là que le savant acquiert la conviction que l'humus ne produit pas spontanément la végétation, mais que celle-ci à besoin de deux sources de chaleur, le soleil et le fumier. Sa ferme est d'abord pour lui un objet d'étude de la rentabilité d'une exploitation et lui sert de modèle économétrique.
Gravure du XIXe siècle montrant Lavoisier au laboratoire en 1788 avec le fils d'un ami, son jeune assistant Pont de Nemours, physiocrate et franc maçon qui fondera en 1802 la poudrerie DuPont, aujourd'hui acteur mondial majeur.
À partir de 1779, commence une fructueuse coopération avec un professeur de mathématiques trentenaire en poste à École des cadets gentilshommes qui a été distingué par l'Académie des Sciences, Pierre-Simon de Laplace.
En 1784, Lavoisier fait partie d'une commission nommée par Louis XVI pour étudier la pratique du magnétisme animal avec le médecin Joseph Ignace Guillotin, l'astronome Jean Sylvain Bailly et l'ambassadeur des États-Unis en France, Benjamin Franklin.
Quand le 27 novembre 1788 le roi convoque les États généraux, c'est à lui, seigneur blésois et scientifique déjà rendu célèbre par les multiples mémoires et rapports qu'il a publiés, que la classe les nobles de Blois confie la rédaction de leur cahier de doléances. Il y reprend l'idée formulée par Thomas Jefferson dans le préambule de la Déclaration d'indépendance des États-Unis que le bien commun est le bonheur : Le but de toute institution sociale est de rendre le plus heureux qu’il est possible ceux qui vivent sous ses lois. Le bonheur ne doit pas être réservé à un petit nombre d’hommes; il appartient à tous. Ce n’est point un privilège exclusif qu’il faut disputer; c’est un droit commun qu’il faut conserver, qu’il faut partager et la félicité publique est une source dans laquelle chacun a le droit de puiser la sienne.
La Révolution 1789-1794
Député suppléant d'Alexandre de Beauharnais, Antoine de Lavoisier, très au fait en tant que fermier général de ce qu'a été au début du siècle le système de Law et du fonctionnement du dollar continental, est celui qui, à l'automne 1789, propose à la Constituante une monnaie d'escompte qui fluidifie les échanges à un moment où la sécularisation des biens du clergé provoque une inflation de ceux-ci. Ce sera l'assignat. Favorable à une réforme profonde de l'Ancien régime et l'instauration d'une monarchie constitutionnelle, il renonce à sa particule et adhère au printemps 1790 à la Société de 1789, second parti politique après le Club breton que fonde son collègue démissionnaire de la Monnaie Nicolas de Condorcet à l'imitation de celui-ci pour en contrecarrer l'influence. Tout en continuant ses recherches au laboratoire des Poudres, il adresse en 1792 à la Convention un projet d'éducation nationale.
L'Arrestation de Lavoisier, représentation fantasmatique réalisée en 1876 par le peintre historique Ludwig von Langenmantel.
Il est l'un des trois commissaires du Comité des finances de la Convention chargé de réformer le système de perception des impôts quand la Terreur éclate. Lavoisier, dont l'image est associée à la dévaluation qui a suivi la transformation des assignats en monnaie de nécessité et qui aurait profité aux émigrés, est dénoncé aux autorités révolutionnaires avec les vingt-sept autres fermiers généraux comme traître à la nation par Antoine Dupin, lui-même ancien employé de la ferme. Il est incarcéré avec son beau-père, Jacques Paulze, le 28 novembre 1793 à la prison de Port Libre et accusé d'avoir spéculé contre l'intérêt des citoyens. L'Ami du peuple le vilipende comme trafiquant de tabac frelaté par de mauvaises conditions de stockage. Il est condamné cinq mois après son arrestation, le 5 mai 1794, malgré la courageuse défense de son disciple et collaborateur Jean Noël Hallé.
Ayant demandé un sursis pour pouvoir achever une expérience, il s’entend répondre par le président du tribunal révolutionnaire, Jean-Baptiste Coffinhal : La République n'a pas besoin de savants ni de chimistes ; le cours de la justice ne peut être suspendu. Il est guillotiné place de la Révolution le 8 mai 1794, à l'âge de cinquante ans, en même temps que l'ensemble de ses collègues de la Ferme. Son corps, dépouillé, est empilé dans la fosse commune des Errancis.
Le lendemain de l'exécution de Lavoisier, le grand mathématicien Louis de Lagrange commente : Il ne leur a fallu qu'un moment pour faire tomber cette tête et cent années, peut-être, ne suffiront pas pour en reproduire une semblable.
Son matériel et ses notes sont saisis mais ses travaux d'économétrie, dont il avait fait don à l'Assemblée constituante, peuvent être repris et publiés en 1796 par Lagrange. Après maintes tribulations, sa femme et collaboratrice, Marie Anne Lavoisier, rassemble ses papiers personnels. Ils sont conservés aux Archives nationales sous la cote 129AP. Avec la collaboration de leurs amis savants, elle édite ses derniers travaux en forme d'exposé de la méthodologie de la chimie moderne.
Lavoisier, père de la chimie moderne. La découverte de l'oxydation
Les instruments de Lavoisier rassemblés par ses élèves au Musée des Arts et Métiers, à Paris.
L'une de ses plus importantes recherches a été de déterminer la nature du phénomène de combustion, ou oxydation rapide. Ses expériences permettent de démontrer que la combustion est un processus qui implique la combinaison d'une substance avec du dioxygène. À travers cette découverte, c'est toute la conception de la chimie qui est bouleversée.
À l'automne 1772, doutant que la matière, comme l'enseigne Aristote, prenne des formes différentes – fluides, solides, gazeuses – par une seule loi générale de dégénérescence, il se lance dans une recherche sur la combustion des métaux qui, paradoxalement, gagnent du poids au terme de leur calcination. Ses résultats font l'objet de deux publications dans le bulletin de l'Académie des sciences, sur les exemples de la production d'acide phosphorique et de la calcination des sulfures. Lavoisier cherche une cause au processus de combustion qui puisse expliquer qu'elle ne soit pas qu'une dégradation d'état, cause qu'il n'appelle pas encore oxygène.
Il consacre l'année 1773 à reproduire les expériences de Joseph Black et finit par découvrir que le gain de poids des métaux calcinés est dû à l'absorption par ceux-ci de l'air fixe, découvert quelques années plus tôt par son aîné écossais. Les comptes-rendus sont publiés l'année suivante dans Opuscules physiques et chimiques.
En octobre 1774, il rencontre Joseph Priestley en visite à Paris et résout son problème de calcination de l'oxyde mercurique, qui dégage un gaz mystérieux. Il démontre dans son célèbre Mémoire de Pâques, présenté à l'Académie des sciences le 26 avril 1775 que, lorsque la combustion est faite au charbon de bois, ce qui se dégage est l'air fixe, et que ce dernier est produit par la combustion du carbone en présence de l'« air déphlogistiqué observé par Joseph Priestley. Il en déduit que le gaz mystérieux est un composant présent dans l'air en permanence dans une certaine proportion et le renomme air vital.
En 1778, dans les ouvrages Sur la combustion en général et Considérations générales sur la nature des acides, il démontre que l'air déphlogistiqué, responsable de la combustion, est aussi une source d'acidité. Ce n'est qu'en 1779 qu'il nomme cette partie vitale de l'air : oxygène du grec signifiant formeur d'acide, et l'autre partie : « azote » (du grec signifiant sans vie.
À partir de 1780, il démontre également le rôle du dioxygène dans la respiration végétale et animale, ainsi que son rôle dans la formation de la rouille, autre forme d'oxydation lente.
Changement du paradigme des éléments et de la chaleur
Calorimètre utilisé par Lavoisier à partir de 1780. Le double bord rempli de glace assurait le maintien de la température à zéro dégré.
L'explication de Lavoisier sur la combustion remplace la théorie phlogistique, qui postule que les matériaux relâchent une substance appelée phlogiston lorsqu'ils brûlent dans le récipient en question.
Les contemporains de Lavoisier sont en effet convaincus de la théorie aristotélicienne, défendue jusqu'après 1787 devant la Société royale de Londres par Richard Kirwan et son collègue Joseph Priestley, selon laquelle la matière est composée de quatre éléments fondamentaux – la terre, l'air, l'eau et le feu –, dont les variations de dosage détermineraient la nature des corps. Pour expliquer les échanges entre ces éléments et leurs variations, le bon sens a dû construire l'hypothèse ad hoc d'un cinquième élément, le phlogistique, sorte d'éther, dans lequel baignerait tout corps et qui échapperait à toute observation directe.
Schéma de la célèbre expérience du phlogiston dessiné par Madame Lavoisier en 1783 et publié à la veille de la Révolution dans le Traité élémentaire de chimie.
Dès 1774, Lavoisier s'attaque à cette théorie en démontrant devant ses collègues de l'Académie que le dépôt formé par l'évaporation n'est pas une mutation de l'eau en terre, mais le résidu de matières déjà présentes dans le récipient. Il sera le premier à infirmer l'antique théorie, mais ce n'est qu'en 1780 qu'il établit expérimentalement, avec Laplace, dans un célèbre mémoire, que la chaleur n'est pas un fluide, mais le résultat de l'agitation de ce que les savants appellent déjà des molécules
Il abonde ainsi dans le sens de l'hypothèse d'une chaleur latente, que suppose la théorie du calorique avancée en 1761 par Joseph Black devant ses collègues de la future Société royale d'Edimbourg. Lavoisier n'ira cependant pas jusqu'à rejeter le concept de fluide calorique bien que celui ci conserve à la chaleur le caractère d'éther et que les concepts d'état de la matière et de chaleur latente, qu'il n'a pas su tirer lui même, n'ont pas besoin de supposer un tel éther. Ce sera Joule qui le fera en 1843.
En 1783, dans ses Réflexions sur le phlogistique, Lavoisier, comme Galilée cent soixante dix ans plus tôt avec la conception aristotélicienne du mouvement, démontre que cette théorie phlogistique, si elle répond aux impressions ordinaires, n'est pas conforme à l'expérience scientifique.
Avec Laplace, il réalise en outre une expérience qui met en évidence que l'air inflammable, découvert par Henry Cavendish et qu'il baptise hydrogène du grec formeur d'eau, réagit avec l'oxygène pour former une rosée, qui est de l'eau, comme l'avait déjà remarqué Priestley, sans toutefois l'expliquer. La synthèse de l'eau démolit deux mil cinq cents ans de dogme aristotélicien, selon lequel l'eau est un élément, et réhabilite la théorie épicurienne de Lucrèce sur les atomes. Elle démontre aussi qu'un corps qui se liquéfie n'est pas un corps qui se transforme en un autre, comme le postule la théorie aristotélicienne, mais que le même élément chimique peut, selon les conditions de pression et de température, changer d'état. Le concept sous jacent d'état de la matière est, quant à lui, totalement nouveau, et ouvre la voie, insoupçonnée par Lavoisier, à une thermodynamique statistique.
La conservation des masses dans le changement d'état de la matière
Les expériences de Lavoisier sont parmi les premières expériences chimiques véritablement quantitatives jamais exécutées: c'est en ce sens qu'il assure le passage de l'alchimie, discipline symbolique à visée spirituelle plus qu'expérimentale, à la chimie, dont il est le fondateur. Il a prouvé que, bien que la matière change d'état dans une réaction chimique, la masse totale des réactifs et des produits reste identique du début jusqu'à la fin de la réaction. Il brûla du phosphore et du soufre dans l'air, et montra que les produits pesaient plus que les réactifs de départ. Néanmoins, le poids gagné était perdu par l'air. Ces expériences ont été des preuves à la base de la loi de conservation de la matière. Lavoisier a aussi étudié la composition de l'eau, et il appelle ses composants oxygène et hydrogène.
Réclame publiée par Liebig en 1929 montrant Berthollet, inventeur de l'équilibre chimique, à l'école de Lavoisier, inventeur du concept d'équation chimique.
La maxime Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme attribuée à Lavoisier, est simplement la paraphrase du philosophe grec présocratique Anaxagore : Rien ne naît ni ne périt, mais des choses déjà existantes se combinent, puis se séparent de nouveau. Dans son Traité élémentaire de chimie de 1789, Lavoisier parle de la matière en ces termes :
On voit que, pour arriver à la solution de ces deux questions, il fallait d'abord bien connaître l'analyse et la nature du corps susceptible de fermenter, et les produits de la fermentation ; car rien ne se crée, ni dans les opérations de l'art, ni dans celles de la nature, et l'on peut poser en principe que, dans toute opération, il y a une égale quantité de matière avant et après l'opération ; que la qualité et la quantité des principes est la même, et qu'il n'y a que des changements, des modifications.
Sous la plume de Lavoisier quantité de matière désigne la quantité d'éléments chimiques mis en jeu lors d'une réaction. En posant la réaction chimique en terme laplacien d'équation, Lavoisier rend possible ce qu'en 1792 le berlinois Jeremias Richter appellera stœchiométrie mais ce ne sera qu'en 1802 qu'un disciple de Lavoisier, Claude Louis Berthollet, définira l'équilibre chimique lui permettant d'établir la première classification des éléments.
Une nomenclature des éléments chimiques
Symboles des éléments avant Lavoisier.Suite et fin de la même liste.
Avec le chimiste Claude Louis Berthollet et d'autres, Lavoisier conçoit une nomenclature chimique ou un système des noms qui sert de base au système moderne. Il la décrit dans la Méthode de nomenclature chimique 1787. Ce système est toujours en grande partie en service au XXIe siècle, y compris des noms tels que l'acide sulfurique, les sulfates et les sulfites.
Son Traité élémentaire de chimie 1789 est considéré comme le premier manuel chimique moderne, et présente une vue unifiée des nouvelles théories de chimie, fournit un rapport clair de la loi de la conservation de la masse et nie l'existence du phlogiston. En outre, Lavoisier clarifie le concept d'un élément comme substance simple qui ne peut être décomposée par aucune méthode connue d'analyse chimique, et conçoit une théorie de la formation des composés chimiques des éléments.
De plus, son ouvrage contient une liste d'éléments ou substances qui ne peuvent être décomposés davantage, incluant l'oxygène, l'azote, l'hydrogène, le phosphore, le mercure, le zinc et le soufre. Dans sa liste figurent aussi la lumière et la chaleur, toutes deux qui ne sont plus considérées comme étant de la matière selon la physique moderne.
Table des rapports déposée en 1718 à l'Académie des sciences par l'apothicaire Étienne Geoffroy pour expliquer l'élection d'un élément pour un autre plutôt qu'un troisième. Elle a été vue comme l'origine de la révolution lavoisienne.
Traduction anglaise de la table déposée par Lavoisier en mai 1787.
Lavoisier, précurseur de la physiologie
Expériences de Lavoisier sur la respiration humaine. Marie Anne de Lavoisier s'est représentée elle-même dans son rôle de greffière.
À partir de 1780, Lavoisier collabore avec le mathématicien Pierre-Simon Laplace. Ensemble, ils poursuivent des expériences, entre autres, sur la respiration. Ces expériences sur l'oxydation lente font suite à celles sur l'oxydation rapide.
Les deux académiciens mettent en évidence, en comparant la quantité de dioxyde de carbone produite par un cochon d'Inde placé dans un calorimètre maintenu à zéro degré et la quantité de chaleur nécessaire pour que de la glace produise la même quantité de dioxyde de carbone dans le même calorimètre, que la respiration est une production de chaleur continue semblable à une combustion lente. Ils démontrent que la respiration est une étape de la thermogenèse nécessaire à l'homéostasie.
Les expériences sont poursuivies à partir de 1789 avec l'ingénieur Armand Seguin, l'inventeur de la première usine, mais le projet d'une description complète de cet aspect de la physiologie animale sera interrompu par la Révolution.
Lavoisier, un agronome discrer La mode du gentleman-farmer
En 1778, trois ans après la mort de son père, Lavoisier achète le domaine de Fréchines près de Blois et se prend d'une passion discrète pour l'agriculture. Il se rend trois fois par an sur ses terres, pour deux à trois semaines, en compagnie de Madame Lavoisier qui assure la correspondance avec le gestionnaire local, le notaire Lefebvre.
Ce domaine est l'occasion pour Lavoisier de mettre en pratique les travaux de Duhamel du Monceau. Après dix ans, Lavoisier rédige un compte-rendu de ses recherches pour la Société royale d'agriculture et déclare qu'il lui faudra encore une décennie pour confirmer ses résultats. Peu avant sa mort sur l'échafaud, il rédige un traité d'agriculture qu'il déclare pratiquement terminé en 1793.
Le bétail, un mal nécessaire
Expérience réalisée dans les années 1770 du procédé d'Archimède d'une combustion à travers des lentilles optiques.
En 1791, Lavoisier présente à la Constituante un mémoire, De la richesse territoriale du royaume de France, dans lequel il chiffre en vue d'en évaluer la ponction fiscale tolérable, le « produit national net, notion physiocratique qui prend en compte une seule catégorie de revenus, celle des propriétaires du sol. ...C'est dans ce mémoire que Lavoisier constate que les bestiaux ne sont que les instruments employés pour cultiver et pour fumer et que le bénéfice qu'ils procurent n'est qu'un léger accessoire. Il affirme alors — et la formule connaîtra une grande fortune — que le bétail est un mal nécessaire.
La végétalisation
Détail des lentilles optiques concentrant la lumière du soleil sur un matériau combustible.
Ses idées sur l'utilisation du fumier sont très conventionnelles pour l'époque. Ainsi, il montre que des apports massifs permettent d'augmenter lentement les rendements. Vers la fin de sa vie, il est confronté à la théorie de l'humus soutenue par Jean Henri Hassenfratz. Cette théorie, qui postule que seul l'humus est capable de nourrir les végétaux, est fausse et prévalut jusqu'aux travaux de Justus von Liebig en 1840.
Lavoisier rédige anonymement un programme de recherche que l'Académie des sciences aurait dû proposer au concours en 1794, date où la Convention supprime l'Académie et condamne Lavoisier. Dans ce programme, Lavoisier décrit le cycle des composants de la matière à la surface de la terre (le cycle réduction-oxydation et oppose la « végétalisation la photosynthèse à la combustion et aux fermentations. En ce sens, il annonce les grandes découvertes agronomiques du XIXe siècle. Lavoisier, est le promoteur de l'hygiénisme
Carrière administrative et premiers travaux scientifiques
La description que Lavoisier a laissée d'une aurore boréale observée en 1763 constitue le plus ancien document conservé touchant son activité scientifique. Dès cette année 1763, il avait commencé des levés géologiques dans le Bassin parisien, afin d'aider Guettard à établir la carte minéralogique de la France. Celui-ci, ne pouvant envisager de dresser une carte géologique, se proposait essentiellement de noter par des signes sur la carte l'emplacement des carrières de matériaux de construction et celui des affleurements des gîtes minéraux utiles à l'économie. Il estimait en outre intéressant de lever en ces emplacements une coupe précise du sous-sol, indiquant dans les terrains sédimentaires les différentes couches distinguées par leurs caractères lithologiques.
Guettard attira l'attention de Lavoisier sur les problèmes posés par l'étude des roches sédimentaires. En 1764, Lavoisier examina de nombreuses variétés de gypse, détermina leur solubilité dans l'eau et fut l'un des premiers à expliquer la prise du plâtre, en montrant que le gypse, sous l'action de la chaleur, perd une certaine quantité d'eau, qu'il reprend au cours de sa solidification. Il communiqua ses travaux sur le gypse à l'Académie royale des sciences en 1765 et 1766.
Dans l'intervalle, il concourut pour le prix de 2 000 livres créé par l'Académie, à la demande du lieutenant de police, sur le meilleur moyen d' éclairer pendant la nuit les rues d'une grande ville, en combinant ensemble la clarté, la facilité du service et l'économie. Dans son mémoire, il étudia les différents types de lanternes à chandelle ou à huile, simples ou à réverbère elliptique ou hyperbolique, l'influence de la nature du combustible, la forme des mèches, et terminait par des expériences relatives à l'intensité de la lumière comparée à la consommation de combustible. Le 9 août 1766, l'Académie partagea le prix entre trois fabricants qui avaient expérimenté des lanternes de formes diverses et décerna une médaille d'or à Lavoisier, dont le mémoire portait en épigraphe Signabitque viam flammis. Et marquera la route par des flammes, mettant au futur un hémistiche de Virgile (L'Énéide, livre V, vers 526.
En 1767, de juin à novembre, Lavoisier accompagna Guettard en Lorraine et en Alsace, dans une tournée de levé de la carte minéralogique. Afin de déterminer la nature des eaux échantillonnées au cours de ce voyage, il avait emporté un aréomètre en argent à niveau constant d'immersion, dont il interprétait les charges grâce aux tables qu'il avait préparées sur la solubilité des principaux sels contenus dans les eaux courantes ou minérales.
L' Académie royale des sciences, créée par Colbert en 1666, réunissait un nombre limité de travailleurs scientifiques, convenablement pensionnés au sommet de la hiérarchie et chargés en particulier de donner un avis sur les questions scientifiques ou techniques qui intéressaient l'administration royale. La valeur prometteuse des premiers mémoires de Lavoisier et l'amitié que lui portait Guettard lui laissaient espérer une admission prochaine dans la savante compagnie. Le 18 mai 1768, à la suite d'un décès, l'Académie élut exceptionnellement deux sujets pour remplir la place d'adjoint chimiste, Lavoisier et l'ingénieur des Mines G. Jars. Lavoisier fut chargé de nombreux rapports dès son entrée à l'Académie, où il devait rapidement gravir les échelons successifs de la hiérarchie.
Appuyé par un ami de la famille, La Galaizière, intendant de la Lorraine, Lavoisier entra dans la Ferme générale en qualité d'adjoint du vieux fermier général François Baudon, qui, en 1768, lui céda un tiers de sa part, moyennant un apport de 520 000 livres. En 1771, Lavoisier fit porter à la moitié sa part, qui devint entière à la mort de Baudon 1779. Lavoisier débuta à la Ferme sous les ordres de Jacques Paulze, directeur de la Commission du tabac, et remplit au début les fonctions d'inspecteur régional. Dans ses déplacements, il tenait un journal de voyage et un registre de notes géologiques avec le même souci d'observation que s'il eût encore accompagné Guettard.
Apprécié de Paulze, il épousa en 1771 sa fille, Marie-Anne-Pierrette, qui poursuivit ses études afin de devenir sa collaboratrice, et n'eut pas d'enfant.
En 1772, le père de Lavoisier acquit un office de conseiller secrétaire du roi, maison, finances et couronne de France, qui, avec le titre d'écuyer, transmettait la noblesse héréditaire.
En 1775, Turgot créa la Régie des poudres et salpêtres. Nommé l'un des quatre régisseurs, Lavoisier vint habiter à l'Arsenal, où le laboratoire qu'il installa devint le rendez-vous des chimistes.
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Posté le : 06/05/2016 18:47
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