Histoire de la chimie :

Louis Joseph Gay-Lussac


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Le chimiste français Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850) partage l'intérêt de Lavoisier et d'autres dans l'étude quantitative des propriétés des gaz. De son premier grand programme de recherche en 1801-1802, il conclut que des volumes égaux de tous les gaz se dilatent également avec la même augmentation de la température : cette conclusion est généralement appelée « loi de Charles », comme Gay-Lussac a donné le mérite de la découverte  à Jacques Charles, qui était arrivé à peu près à la même conclusion dans les années 1780, mais ne l’avait pas publiée. La loi a été découverte de façon indépendante par le philosophe naturel britannique John Dalton en 1801, même si la description de Dalton était moins complète que celle de Gay-Lussac. En 1804, Gay-Lussac fait plusieurs ascensions audacieuses de plus de 7000 mètres au-dessus du niveau de la mer dans des ballons remplis d’hydrogène-un exploit qui ne fut pas égalé dans les 50 années suivantes-ce  qui lui permet d'étudier d'autres aspects de gaz. Il note non seulement des mesures magnétiques à différentes altitudes, mais mesure également la pression, la température et l’humidité de l’air et collecte des échantillons qu’il analyse ensuite.

En 1808, Gay-Lussac annonce ce qui est probablement sa plus grande réussite: à partir des expériences des autres et la sienne, il conclut que les gaz à température et pression constante se combinent dans des proportions numériques simples en volume. En d'autres termes, les gaz, dans des conditions égales de température et de pression réagissent entre eux dans des rapports de petits nombres entiers de volumes. Cette conclusion est connue comme “ loi de Gay-Lussac “ ou la “ loi de combinaison de volumes ". Avec son collègue professeur à l'École Polytechnique, Louis Jacques Thénard, Gay-Lussac participe au début de la recherche électrochimique et étudie  les éléments découverts par ce moyen. Parmi leurs  autres réalisations, ils décomposent l'acide borique en utilisant le potassium fondu, découvrant ainsi le bore. Ils prennent également part aux débats contemporains qui ont modifié la définition de Lavoisier d'acides et renforcé leur programme d'analyse de composés organiques en  teneur en oxygène et en hydrogène.

 

L'élément iode est découvert par le chimiste français Bernard Courtois en 1811. Courtois donne des échantillons à ses amis, Charles Bernard Desormes (1777-1862) et Nicolas Clément (1779-1841), pour poursuivre les recherches. Il donne une partie de la substance à Gay-Lussac et au physicien André-Marie Ampère. Le 6 décembre 1813, Gay-Lussac annonce que la nouvelle substance est soit un élément, soit un composé d'oxygène. C’est Gay-Lussac qui suggère le nom "IODE", du mot grec ιώδες (iodes) pour violet (en raison de la couleur de la vapeur d'iode). Ampère donne une partie de son échantillon à Humphry Davy qui fait quelques expériences sur le fond et  note sa similitude avec le chlore.  Davy envoie une lettre en date du 10 Décembre à la Royal Society de Londres indiquant qu'il a identifié un nouvel élément.  Une dispute éclate entre Davy et Gay-Lussac sur l’auteur de la première identification de l’iode, mais les deux scientifiques reconnaissent que Courtois a été le premier à isoler l'élément.

 

En 1815, Humphry Davy invente la lampe Davy, qui permet aux mineurs dans les mines de charbon de travailler en toute sécurité en présence de gaz inflammables. Il y avait eu de nombreuses explosions minières causées par le grisou ou méthane souvent allumées par les flammes ouvertes des lampes alors utilisées par les mineurs. Davy la conçoit en utilisant une gaze de fer pour enfermer la flamme d'une lampe et ainsi empêcher qu’elle ne sorte de la lampe et n’enflamme le méthane  présent dans  l'atmosphère. Bien que l'idée de la lampe de sécurité avait déjà été démontrée par William Reid Clanny et par l'alors inconnu (mais plus tard très célèbre) ingénieur George Stephenson, l'utilisation de Davy de toile métallique pour empêcher la propagation de la flamme fut utilisée par de nombreux autres inventeurs. Il a été question de savoir si Davy a découvert les principes de sa lampe sans l'aide de l'œuvre de Smithson Tennant, mais il a été généralement admis que les travaux des deux hommes ont été indépendant. Davy refusa de breveter la lampe et, pour son  invention, on lui a décerné la médaille Rumford en 1816.

 

Après que  Dalton publie sa théorie atomique en 1808, certaines de ses idées centrales sont rapidement  adoptées par la plupart des chimistes. Toutefois, l'incertitude persiste pendant un demi-siècle sur la façon dont la théorie atomique doit être interprétée et appliquée à des situations concrètes. Des chimistes dans différents pays développent plusieurs systèmes atomistiques incompatibles. Un document, qui suggère un moyen de sortir de cette situation difficile, est publié dès 1811 par le physicien italien Amedeo Avogadro (1776 à 1856). Il émet l'hypothèse que des volumes égaux de gaz à la même température et pression  contiennent un nombre égal de molécules, donc il en suit que les poids relatifs égaux de deux gaz quelconques sont les mêmes que le rapport entre les densités des deux gaz dans les mêmes conditions de température et de pression. Avogadro croit également  que les gaz simples ne sont pas formés d'atomes isolés mais ce sont plutôt des molécules composées de deux ou plusieurs atomes . Ainsi Avogadro réussit à surmonter les difficultés que Dalton et d'autres ont rencontrées lorsque de Gay-Lussac a montré qu'au-dessus de 100 ° C, le volume de vapeur d'eau est deux fois le volume de l'oxygène utilisé pour la former. Selon  Avogadro, la molécule d'oxygène est divisée en deux atomes dans le cours de la formation de vapeur d'eau.

 

L'hypothèse d'Avogadro a été négligée pendant un demi-siècle.  De nombreuses raisons de cette négligence ont été citées, y compris certains problèmes théoriques, comme le «dualisme» de Jöns Jacob Berzelius, qui affirma que les composés sont maintenus ensemble par l'attraction des charges électriques positives et négatives, ce qui rend inconcevable le fait qu'une molécule puisse être composée de deux atomes similaires comme l’oxygène. Un obstacle supplémentaire à l'acceptation a été le fait que de nombreux chimistes étaient réticents à adopter des méthodes physiques (telles que les déterminations vapeur densité) pour résoudre leurs problèmes. Au milieu du siècle, cependant, certaines personnalités ont commencé à voir la multiplicité chaotique des systèmes de poids atomiques et les formules moléculaires comme d’intolérable concurrence. De plus, la preuve purement chimique  commença à montrer qu’ Avogadro avait peut-être raison après tout. Pendant les années 1850, les chimistes les plus jeunes, comme Alexander Williamson en Angleterre, Charles Gerhardt et Charles-Adolphe Wurtz en France et August Kekulé en Allemagne ont commencé à préconiser une réforme de la chimie théorique pour la rendre compatible avec la théorie d’Avogadro.-  

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