Antoine Lavoisier

Avant Lavoisier, la chimie était encore marquée par l’alchimie et par une théorie fausse, celle du phlogistique. En une vingtaine d’années, ce fermier général parisien passionné de mesures précises en fait une science quantitative, fondée sur la balance et sur un langage rigoureux. Son œuvre est l’un des grands moments de la révolution scientifique du siècle des Lumières.

Repères chronologiques

Un savant fortuné

Fils d’un procureur au Parlement de Paris, Lavoisier reçoit une excellente éducation au collège des Quatre-Nations. Il entre à 25 ans à la Ferme générale, compagnie privée chargée de collecter certains impôts indirects pour le roi (dont la gabelle, l’impôt sur le sel). Cette charge, très lucrative, finance son laboratoire, l’un des mieux équipés d’Europe, mais causera sa perte.

Son épouse, Marie-Anne Paulze, joue un rôle majeur dans ses travaux : elle traduit pour lui des ouvrages anglais, tient les registres d’expériences et réalise les planches gravées du Traité élémentaire de chimie.

La fin du phlogistique

Au XVIIIe siècle, on explique la combustion par le phlogistique, un « principe de feu » que les matières combustibles libéreraient en brûlant. Mais une énigme résiste : certains métaux, comme l’étain ou le plomb, deviennent plus lourds lorsqu’ils se transforment en « chaux » (oxyde) par calcination.

Par des pesées minutieuses en vase clos, Lavoisier montre que la combustion et la calcination ne libèrent rien : elles absorbent une partie de l’air. En 1774, Joseph Priestley lui décrit le gaz qu’il a obtenu en chauffant de l’oxyde de mercure. Lavoisier comprend qu’il s’agit de la partie « respirable » de l’air, celle qui se combine aux corps qui brûlent. Il la nomme oxygène en 1777 (voir oxygène et combustion).

Il étend cette théorie à la respiration : avec Pierre-Simon de Laplace, il montre vers 1782-1783, à l’aide d’un calorimètre à glace et d’un cochon d’Inde, que la respiration est une combustion lente qui produit de la chaleur.

La conservation de la masse

Lavoisier fait de la balance l’instrument central de la chimie. Il pose comme principe que, dans toute réaction, la masse totale des produits est égale à celle des réactifs. Dans le Traité élémentaire de chimie, il écrit que « rien ne se crée, ni dans les opérations de l’art, ni dans celles de la nature ». La formule populaire « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » est un résumé postérieur de cette idée, qui remonte au philosophe grec Anaxagore (voir réaction chimique).

La composition de l’eau

L’eau était considérée depuis l’Antiquité comme un élément. En 1783, Lavoisier et Laplace synthétisent de l’eau en brûlant de l'« air inflammable » (découvert par Cavendish) dans de l’oxygène. Lavoisier en déduit que l’eau est un composé d’oxygène et d’un autre gaz qu’il nomme hydrogène, « qui engendre l’eau » (voir hydrogène et eau). Il confirme en décomposant de la vapeur d’eau sur du fer chauffé au rouge. La démonstration publique de 1785 convainc de nombreux chimistes.

Une nouvelle langue pour la chimie

En 1787, avec Louis-Bernard Guyton de Morveau, Claude Louis Berthollet et Antoine-François Fourcroy, Lavoisier publie la Méthode de nomenclature chimique. Les noms fantaisistes hérités de l’alchimie (« huile de vitriol », « fleurs de zinc », « sucre de Saturne ») sont remplacés par des noms qui décrivent la composition :

Cette logique (sulfates, sulfites, sulfures ; oxydes ; chlorures…) est encore celle de la nomenclature chimique actuelle.

Le Traité élémentaire de chimie (1789)

Publié l’année de la Révolution, l’ouvrage expose la nouvelle chimie de façon systématique. Lavoisier y définit l'élément chimique de façon opérationnelle : une substance que l’analyse ne parvient pas à décomposer. Il dresse une liste de 33 « substances simples », dont la plupart sont de véritables éléments (oxygène, azote, hydrogène, soufre, phosphore, carbone, nombreux métaux). La liste contient aussi la lumière et le « calorique » (la chaleur), ainsi que quelques oxydes qu’on ne savait pas encore décomposer, comme la chaux ou la silice.

Au service de l’État

Lavoisier participe à de nombreuses commissions : il améliore la fabrication de la poudre à canon à la Régie des poudres, étudie l’éclairage de Paris, l’agriculture, l’hygiène des prisons et des hôpitaux. En 1790, il est membre de la commission chargée d’établir le système métrique et participe à la détermination de l’unité de masse.

Une mort tragique

Sous la Terreur, les anciens fermiers généraux sont accusés de malversations au détriment du peuple. Arrêté en novembre 1793, Lavoisier est jugé avec 27 de ses collègues par le Tribunal révolutionnaire et guillotiné le 8 mai 1794 (19 floréal an II), le même jour que son beau-père. La phrase « La République n’a pas besoin de savants », qu’aurait prononcée le président du tribunal, n’est attestée par aucune source fiable de l’époque (voir la Terreur).

Son héritage

• La chimie devient une science quantitative fondée sur la mesure de la masse.
• La théorie de l’oxygène remplace celle du phlogistique.
• La nomenclature et la notion opérationnelle d'élément ouvrent la voie à la théorie atomique de Dalton (1808) et à la classification de Mendeleïev (1869).

Questions fréquentes

Pourquoi Lavoisier est-il appelé le père de la chimie moderne ?

Parce qu’il a fondé la chimie sur des mesures de masse rigoureuses, expliqué la combustion par l’oxygène, établi la conservation de la masse et créé la nomenclature chimique encore utilisée.

Lavoisier a-t-il dit « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » ?

Pas sous cette forme. Il a écrit que « rien ne se crée » dans les opérations de l’art et de la nature ; la formule complète est une reformulation populaire de son principe.

Pourquoi Lavoisier a-t-il été guillotiné ?

Parce qu’il était fermier général, collecteur d’impôts pour la monarchie, et que tous les fermiers généraux furent poursuivis et condamnés sous la Terreur, en 1794.

Lavoisier a-t-il découvert l’oxygène ?

Il l’a nommé et a compris son rôle dans la combustion et la respiration. Le gaz avait été préparé auparavant par Scheele (vers 1771-1772) et par Priestley (1774).