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La
découverte de la matière
L'histoire de la chimie |
Aperçu | Antiquité | Moyen âge | XVIe s. | XVIIe s. | XVIIIe s. | XIXe s. | XIXe s. |
Jalons |
La Chimie
est une science toute moderne : elle ne s'est véritablement constituée
que depuis la fin du XVIIe siècle. Mais
si l'on considère la chimie dans les applications pratiques qui en ont
été faites, on voit que son origine est des plus
anciennes. Son histoire peut être divisée en quatre grandes époques
: la première va des temps les plus reculés ,jusqu'au Moyen âge;
la deuxième, qui correspond au Moyen âge, est la période des alchimistes;
la troisième époque, qui va du XVIe siècle
à la fin du XIXe siècle, comprend les
débuts de la chimie scientifique, la recherche et l'établissement d'un
certain nombre lois fondamentales énoncées et des progrès rapides qui
ont suivi; enfin la quatrième, qui mène jusqu'à nos jours, repose sur
les théories atomiques modernes de la matière (structure des atomes)
et sur les principes de la physique quantique, qui a été forgée dans
les premières décennies du XXe siècle.
La chimie antique
: principes premiers et art sacré.
L'industrie chimique fut aussi très avancée chez les Grecset les Romains, qui exploitaient les mines d'or, d'argent, de cuivre, de fer, etc., et fabriquaient les monnaies. Ils utilisaient un grand nombre de sels métalliques, fabriquaient les savons, les poteries, les verres, etc.; les marbres antiques, les stucs, les mortiers découverts dans les constructions sont des indications de leur connaissances. La
recherche de l'archè.
Quant à la théorie atomique, le philosophe Leucippe (500 av. J.-C.) en est considéré comme le créateur; son disciple et ami Démocrite perfectionna cette théorie qui fut reprise plus tard par Epicure, et que Lucrèce développa dans son poème De natura rerum. L'art
sacré.
Le Moyen âge
: le temps des alchimistes.
Les écrits de Geber répondirent tellement chez les Arabes le goût de l'alchimie que la plupart des savants qui ont illustré sa nation ont cultivé cette science avec ardeur. Parmi les plus illustres d'entre eux, nous nous contenterons de citer Mohammed Abou-Bekr Ibn Zacaria (Rhazès) aux IXe et Xe siècles, Abou-Ali Hossein Ibn Sina (Avicenne), Xe et XIe siècles, lbn-Rochd (Averroès), XIIe siècle. Ils s'occupaient particulièrement de la préparation des remèdes et de la recherche d'une substance (pierre philosophale) qui aurait la vertu d'enlever aux métaux vils leurs imperfections pour les transformer en métaux nobles, de guérir les malades et même de les rendre immortels. Des mots tels que alcali, alcohol, aludel, etc., sont d'origine arabe. Les Arabes ont puissamment contribué à la propagation de l'alchimie. Les
alchimistes latins.
Le principal objet que se proposaient les alchimistes du Moyen âge était de chercher la pierre philosophale (ou major magisterium) qui devait transformer tous les métaux en or, guérir toutes les maladies et prolonger indéfiniment la vie. On recherchait aussi une autre pierre (minor magisterium) pour changer les métaux en argent. Plusieurs souverains entretinrent des alchimistes dans leurs palais, avec l'espoir de se procurer ce brillant métal qui donnerait l'empire du monde à qui pourrait le fabriquer. Nous trouvons à la tête des alchimistes de cette époque le moine Roger Bacon, en Angleterre; l'évêque de Ratisbonne Albert de Bollstadt, si célèbre sous le nom d'Albert-le-Grand, en Allemagne; Thomas d'Aquin, en Italie; le médecin Arnaud de Villeneuve, en France, et son élève Raymond Lulle, en Espagne. Ce dernier qui rechercha la pierre philosophale par la voie humide, fit école. Le
XIVe siècle.
Le
XVe siècle.
Temps modernes
: le développement de la chimie.
« Beaucoup de gens, dit-il, se sont enquis de savoir si l'alchimie, était vraiment capable de faire de l'or; mais cela importe peu. Elle est le fondement et la colonne de toute la médecine; et sans elle, il faut bien le savoir, personne n'a le droit de se dire médecin. »Mais s'il renonça à la recherche de la pierre philosophale, Paracelse poursuivit avec ardeur celle de la panacée universelle, c.-à -d. d'un moyen propre à prolonger indéfiniment la vie. Pour cela, il avait des essences, des quintessences, des arcanes, des spécifiques, des élixirs, et l'on trouvera encore longtemps dans les pharmacopées l'élixir de propriété de Paracelse. Il s'efforca de renverser la science établie par les scolastiques et par les Arabes, pour laquelle il professait un profond mépris. Il brûla publiquement à l'université de Bâle les ouvrages d'Avicenne et de Galien. Par suite de la nouvelle impulsion qu'il communiqua à la science. Vers la même époque que Paracelse, d'autres noms contribuèrent à faire franchir le pas entre l'alchimie et la chimie. Il convient de citer en premier lieu Georges Agricola, qui publia un traité de métallurgie et Bernard Palissy, qui créa une industrie, celle des émaux. A partir de ce moment, la chimie se sépara définitivement de la médecine et se constitua en science tout à fait indépendante. La question de la transmutation devint désormais tout à fait secondaire, et les alchimistes purs passèrent presque inaperçus. Cependant, on citera encore les noms de Zécaire et de Philalèthe, et, parmi les chimistes qui croyaient possible la transmutation, de Becher et de Glauber, le premier en Angleterre, les deux autres en Allemagne. Becher doit sa célébrité à un récipient aujourd'hui commun dans les laboratoires de chimie; Glauber doit la sienne à la découverte d'un sel non moins usité dans la médecine que dans les arts, le sulfate de soude. Le
XVIIe siècle.
Le
XVIIIe siècle.
Quelques-uns des instruments de chimie utilisés par Lavoisier. Le mérite principal de Lavoisier est d'avoir détruit la théorie célèbre du phlogistique, émise par Stahl dans les dernières années du XVIIe siècle. Lavoisier établit nettement la nature élémentaire des métaux, qu'il range parmi les corps simples; il fait connaître ensuite le rôle important de l'oxygène dans la formation des oxydes, des acides et des bases. A côté de Lavoisier, citons : Cavendish, à qui l'on doit la composition de l'acide nitrique et du gaz ammoniac; Berthollet, dont les lois sur les sels sont bien connues, mais qui combattit la loi des proportions multiples brillamment défendue par Proust; Guyton de Morveau, à qui l'on doit la nomenclature chimique; Wenzel et Richter, qui établirent la loi de proportionnalité. Le
XIXe siècle.
Un grand continuateur de Lavoisier, pour le système de la chimie dualistique, fut le chimiste suédois Berzélius; ses doctrines furent combattues plus tard par Laurent et Gerhardt qui, à cette théorie dualistique, opposèrent la théorie unitaire adoptée par la suite. Nous citerons encore, au commencement du XIXe siècle, Davy, qui introduisit l'électrolyse dans l'analyse chimique et prépara le sodium, le potassium, le calcium, le baryum; Balard, qui découvrit le brome; Jean-Baptiste Dumas, l'auteur des Leçons de philosophie chimique; Dulong et Petit, qui énoncèrent la loi des chaleurs spécifiques; Mitscherlich, qui posa la loi de l'isomorphisme; Chevreul, auteur de nombreuses et importantes recherches en chimie organique ; etc. Dans la seconde moitié du XIXe siècle, la chimie a fait des progrès aussi rapides que dans les cinquante premières années. De nouveaux corps simples : le gallium, le scandium, le néodymium, le praséodymium, etc., ont été découverts par la méthode de l'analyse spectrale. Le fluor a été isolé par Moissan, en 1887. Quelques années après, deux savants anglais, lord Rayleigh et sir W. Ramsay, ont retiré de l'air atmosphérique quatre nouveaux gaz : l'argon, le néon, le krypton et le métargon; d'un minéral, la clévéite, ils ont retiré un gaz, l'hélium, que l'analyse spectrale avait décelé auparavant dans l'atmosphère du Soleil. Si nous considérons les questions de chimie générale, nous trouvons, en première ligne, les recherches de Henri Sainte-Claire Deville et ses élèves sur les phénomènes de dissociation; les travaux de Berthelot sur les équilibres chimiques, sur la synthèse organique et les méthodes générales pour réduire et hydrogéner les composés organiques; les travaux de Raoult sur la cryoscopie et la tomométrie, ceux d'Ostwald, de Van't-Hoff et d'Arrhénius sur la chimie physique, etc. Une étape essentielle est franchie en 1879, quand Mendeléleiev publie sa classification périodique des éléments, dont la logique ne sera complètement élucidée qu'au XXe siècle avec la mise au jour de la structure des atomes. La chimie organique a fourni de nombreux travaux se rapportant à la synthèse, à l'isomérie et aux fonctions chimiques. Sa théorie de la quadrivalente du carbone, complétée par la considération des formules de structure dans le plan et dans l'espace, l'hypothèse de la constitution hexagonale du benzène émise par Kékulé, ont été la source de nombreuses découvertes, parmi lesquelles nous citerons : la synthèse du glycol et la théorie de l'aldolisation par Wurtz; la méthode générale de synthèse des composés aromatiques de Friedel et Crafts; la synthèse de l'acide mellique par Baeyer, celle de l'alizarine par Graebe et Liebermann, celle de l'indol par Baeyer et Emmerling, celle de l'indigo par Emmerling et Engler, celle de l'acide citrique par Grimaux, celle des glucoses par Fischer, etc. En ce qui concerne la chimie biologique ou biochimie qui a été créée dans la seconde moitié du XIXe siècle, nous citerons simplement les noms de Pasteur, Raulin, Duclaux, Roux, Metchnikoff, etc. (NLI). Le
XXe siècle.
Fritz Haber et Carl Bosch (1909) développent un procédé pour la synthèse de l'ammoniac, essentiel pour la production d'engrais et d'explosifs. Dans la première moitié du XXe siècle, la chimie organique connaît aussi des avancées significatives avec la synthèse de nombreux médicaments, tels que l'aspirine. De son côté, Hermann Staudinger propose la théorie des macromolécules, jetant ainsi les bases de la chimie des polymères, qui bientôt sera en mesure de transformer de nombreux secteurs industriels par la production des matières nouvelles telles que le nylon, le polyester et le polyéthylène. La chimie organique et médicinale continue ses progrès après la Seconde Guerre mondiale avec, en 1953, la découverte de la structure en double hélice de l'ADN par James Watson, Francis Crick et Rosalind Franklin. Ils révolutionnent ainsi la biologie et la chimie biologique. La période est aussi marquée par la découverte et la production à grande échelle de diverses familles d'antibiotiques qui changent la médecine moderne. La fin du XXe siècle voit lémergence du concept de chimie verte, qui met l'accent sur le développement de procédés chimiques plus respectueux de l'environnement et durables. Des avancées importantes sont également réalisées dans le domaine de la catalyse, augmentant l'efficacité des réactions chimiques et réduisant les déchets. L'utilisation d'enzymes comme catalyseurs pour des réactions chimiques spécifiques se développe, avec des applications en médecine et en industrie. La synthèse et la manipulation de l'ADN deviennent des outils essentiels en biotechnologie. L'essor des ordinateurs permet des simulations moléculaires complexes et facilite la conception de nouveaux médicaments et matériaux. Le développement de théories comme celles de John Pople et Walter Kohn (théorie du champ de force) contribue à l'essor de cette chimie computationnelle. La manipulation de la matière à l'échelle nanométrique ouvre également de nouvelles possibilités en chimie des matériaux et en biotechnologie. Quant à la chimie supramoléculaire, étudiée notamment par Jean-Marie, elle aborde les interactions non covalentes et la formation de structures complexes. Le
début du XXIe siècle.
Les nanotechnologies elles aussi continuent à progresser. Les matériaux à l'échelle nanométrique, tels que les nanotubes de carbone et les nanoparticules, sont utilisés dans des applications allant des dispositifs électroniques à la médecine. La manipulation de la matière à l'échelle atomique permet la création de nouveaux matériaux aux propriétés uniques. La découverte et l'étude approfondie du graphène, un matériau bidimensionnel composé d'une seule couche d'atomes de carbone, révolutionnent la science des matériaux. Les travaux de Andre Geim et Konstantin Novoselov sur le graphène leur valent d'ailleurs le Prix Nobel de Physique en 2010. Les progrès en informatique permettent des simulations moléculaires de plus en plus précises, facilitant la conception de nouveaux matériaux et médicaments. Les algorithmes de chimie computationnelle deviennent des outils essentiels pour les chercheurs. Le développement de nouvelles méthodes de calcul, telles que la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), améliore la précision des prédictions sur le comportement chimique des molécules et des matériaux. La technologie CRISPR-Cas9, une méthode révolutionnaire d'édition génétique, transforme la biologie moléculaire et la biotechnologie. Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna seront récompensées par le Prix Nobel de Chimie en 2020 pour leurs travaux sur cette technologie. Les avancées dans la synthèse de biomolécules (protéines et acides nucléiques), permettent désormais des applications en médecine, en agriculture et dans d'autres industries. Depuis le début des années 2020, l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique sont de plus en plus utilisés pour analyser de vastes ensembles de données chimiques, prédire les résultats des réactions et découvrir de nouveaux matériaux. Ces technologies accélèrent la recherche et la découverte en chimie. Aujourd'hui, les principes de l'économie circulaire, visant à minimiser les déchets et à maximiser la réutilisation des ressources, sont intégrés dans la chimie industrielle. Les procédés chimiques sont repensés pour être plus durables et économiquement viables. Les technologies de recyclage chimique, qui décomposent les polymères en leurs monomères d'origine, permettent de recycler des matériaux plastiques de manière plus efficace. La crise du covid-19 a accéléré le développement de vaccins à ARN messager, qui en cette occasion on démontré le potentiel de cette technologie pour la prévention et le traitement des maladies. La chimie médicinale continue aussi de progresser avec la découverte de nouvelles thérapies ciblées, notamment pour le traitement du cancer et des maladies génétiques.
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