Théorie du phlogiston
Empédocle avait formulé la théorie classique selon laquelle il existait quatre éléments : l’eau, la terre, le feu et l’air et Aristote a renforcé cette idée en les caractérisant comme humide, sec, chaud et froid. Le feu était donc considéré comme une substance et la combustion comme un processus de décomposition qui ne s’appliquait qu’aux composés. L’expérience avait montré que la combustion ne s’accompagnait pas toujours d’une perte de matière et une meilleure théorie était nécessaire pour en rendre compte.
Johann Joachim BecherEdit
En 1667, Johann Joachim Becher publie son livre Physica subterranea, qui contient la première instance de ce qui deviendra la théorie du phlogiston. Dans son livre, Becher élimine le feu et l’air du modèle classique des éléments et les remplace par trois formes de terre : terra lapidea, terra fluida et terra pinguis. La terra pinguis est l’élément qui confère des propriétés huileuses, sulfureuses ou combustibles. Becher pensait que la terra pinguis était une caractéristique essentielle de la combustion et qu’elle était libérée lorsque des substances combustibles étaient brûlées. Becher n’a pas eu grand-chose à voir avec la théorie du phlogiston telle que nous la connaissons aujourd’hui, mais il a eu une grande influence sur son élève Stahl. La principale contribution de Becher a été le début de la théorie elle-même, même si elle a été beaucoup modifiée après lui. L’idée de Becher était que les substances combustibles contiennent une matière inflammable, le terra pinguis.
Georg Ernst StahlEdit
En 1703, Georg Ernst Stahl, professeur de médecine et de chimie à Halle, propose une variante de la théorie dans laquelle il renomme le terra pinguis de Becher en phlogiston, et c’est sous cette forme que la théorie a probablement eu sa plus grande influence. Le terme « phlogiston » lui-même n’a pas été inventé par Stahl. Il existe des preuves que le mot était utilisé dès 1606, et d’une manière très similaire à celle pour laquelle Stahl l’utilisait. Le terme était dérivé d’un mot grec signifiant enflammer. Le paragraphe suivant décrit la vision de Stahl sur le phlogiston :
Pour Stahl, les métaux étaient des composés contenant du phlogiston en combinaison avec des oxydes métalliques (calces) ; à l’allumage, le phlogiston était libéré du métal laissant l’oxyde derrière lui. Lorsque l’oxyde est chauffé avec une substance riche en phlogiston, comme le charbon de bois, le calque absorbe à nouveau le phlogiston et régénère le métal. Le phlogiston était une substance définie, la même dans toutes ses combinaisons.
La première définition du phlogiston par Stahl apparaît pour la première fois dans son Zymotechnia fundamentalis, publié en 1697. Sa définition la plus citée se trouve dans le traité de chimie intitulé Fundamenta chymiae en 1723. Selon Stahl, le phlogiston est une substance qui ne peut être mise en bouteille, mais qui peut néanmoins être transférée. Pour lui, le bois n’était qu’une combinaison de cendres et de phlogiston, et fabriquer un métal était aussi simple que de se procurer un calice métallique et d’y ajouter du phlogiston. La suie était un phlogiston presque pur, c’est pourquoi le fait de la chauffer avec un calx métallique transforme le calx en métal. Stahl a tenté de prouver que le phlogiston de la suie et du soufre était identique en convertissant les sulfates en foie de soufre à l’aide de charbon de bois. Il ne rendait pas compte de l’augmentation du poids lors de la combustion de l’étain et du plomb qui étaient connus à l’époque.
J. H. PottEdit
Johann Heinrich Pott, élève d’un des étudiants de Stahl, élargit la théorie et tenta de la rendre beaucoup plus compréhensible pour un public général. Il a comparé le phlogiston à la lumière ou au feu, disant que tous trois étaient des substances dont la nature était largement comprise mais pas facilement définie. Il pensait que le phlogiston ne devait pas être considéré comme une particule mais comme une essence qui imprègne les substances, arguant que dans une livre de n’importe quelle substance, on ne pouvait pas simplement repérer les particules de phlogiston. Pott a également observé le fait que lorsque certaines substances sont brûlées, elles augmentent en masse au lieu de perdre la masse du phlogiston qui s’échappe ; selon lui, le phlogiston était le principe de base du feu et ne pouvait être obtenu par lui-même. Les flammes étaient considérées comme un mélange de phlogiston et d’eau, tandis qu’un mélange de phlogiston et d’eau ne pouvait pas brûler correctement. Le phlogiston imprégnant tout dans l’univers, il pouvait être libéré sous forme de chaleur lorsqu’il était combiné à un acide. Pott a proposé les propriétés suivantes:
- La forme du phlogiston consiste en un mouvement circulaire autour de son axe.
- Lorsqu’il est homogène, il ne peut pas être consommé ou dissipé dans le feu.
- La raison pour laquelle il provoque une expansion dans la plupart des corps est inconnue, mais pas accidentelle. Elle est proportionnelle à la compacité de la texture des corps ou à l’intimité de leur constitution.
- L’augmentation de poids pendant la calcination n’est évidente qu’après un long moment, et est due soit au fait que les particules du corps deviennent plus compactes, diminuent le volume et par conséquent augmentent la densité comme dans le cas du plomb ; soit que de petites particules lourdes d’air se logent dans la substance comme dans le cas de l’oxyde de zinc en poudre.
- L’air attire le phlogiston des corps.
- Mis en mouvement, le phlogiston est le principal principe actif de la nature de tous les corps inanimés.
- Il est la base des couleurs.
- Il est l’agent principal de la fermentation.
Les formulations de Pott ne proposaient guère de théorie nouvelle ; il se contentait de fournir des détails supplémentaires et de rendre la théorie existante plus abordable pour le commun des mortels.
AutresEdit
Johann Juncker a également créé une image très complète du phlogiston. En lisant le travail de Stahl, il a supposé que le phlogiston était en fait très matériel. Il est donc arrivé à la conclusion que le phlogiston a la propriété de la légèreté, ou qu’il rend le composé dans lequel il se trouve beaucoup plus léger qu’il ne le serait sans le phlogiston. Il a également montré que l’air était nécessaire à la combustion en mettant des substances dans un flacon scellé et en essayant de les brûler.
Guillaume-François Rouelle a apporté la théorie du phlogiston en France, et il était un scientifique et un professeur très influent, de sorte qu’elle a pris pied assez rapidement. Nombre de ses élèves, dont Lavoisier, devinrent eux-mêmes des scientifiques très influents. Les Français considéraient le phlogiston comme un principe très subtil qui disparaissait dans toute analyse, alors qu’il était présent dans tous les corps. Essentiellement, ils ont suivi directement la théorie de Stahl.
Giovanni Antonio Giobert a introduit le travail de Lavoisier en Italie. Giobert a remporté un concours de prix de l’Académie des lettres et des sciences de Mantoue en 1792 pour son travail de réfutation de la théorie du phlogiston. Il présente à l’Académie royale des Sciences de Turin le 18 mars 1792 une communication intitulée Examen chimique de la doctrine du phlogiston et de la doctrine des pneumatistes par rapport à la nature de l’eau, qui est considérée comme la défense la plus originale de la théorie de Lavoisier sur la composition de l’eau parue en Italie.