Socle :
- Les systèmes naturels et les systèmes techniques
- Les représentations du monde et l'activité humaine

Programme Cycle 4 :
- L’énergie et ses conversions : Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie

Socle :
- Les systèmes naturels et les systèmes techniques (travail sur la prise de conscience de l’impact de l’activité humaine sur l’environnement)
- Les représentations du monde et de l’activité humaine (travail sur la compréhension des problématiques actuels qui peuvent se poser à l’humanité, mais aussi sur la nécessité de considérer l’humanité dans le futur)
Programme Cycle 4 :
- Décrire la constitution et les états de la matière
- Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie

Socle :
- Les systèmes naturels et les systèmes techniques (travail sur la prise de conscience de l’impact de l’activité humaine sur l’environnement)
- Les représentations du monde et de l’activité humaine (travail sur la compréhension des problématiques actuelles qui peuvent se poser à l’humanité, mais aussi sur la nécessité de considérer l’humanité dans le futur)
Programme Cycle 4 :
- Décrire la constitution et les états de la matière
- Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie

Guyton de Morveau (1737-1816), avocat de Dijon, se passionnait pour la chimie. Il fut l’un des premiers convaincus de la justesse des théories de Lavoisier et l’un des fondateurs de l’École polytechnique. Il est l’auteur d’un Traité des moyens de désinfecter l’air.

En 1773, dit-il, l’hiver avait été si rigoureux que la terre était gelée à une grande profondeur, de sorte qu’on ne pouvait y creuser les tombes. Les cadavres, recouverts de chaux, furent entreposés dans les caves de l’église Saint-Médard. L’odeur devint bientôt si insupportable qu’il fallut fermer l’église. On avait en vain essayé des fumigations de vinaigre et allumé des brasiers sur lesquels on jetait différents parfums et des herbes odorantes. On sait aujourd’hui que l’odeur de cadavre est due à différentes amines volatiles, issues du catabolisme des protéines, prosaïquement dénommées cadavérine, putrescine, etc. Ayant remarqué que les vapeurs de chlorure d’hydrogène (HCl) et d’ammoniac (NH₃) se combinent en chlorure d’ammonium, solide ionique inodore, Guyton en fit l’essai en grand le 6 mars. Du sel commun fut ajouté à de l’acide sulfurique concentré dans une grande cloche de verre renversée. La cloche fut placée sur un bain de cendres froides progressivement chauffées par un grand réchaud. Le chlorure d’hydrogène qui s’en dégageait se combinait avec les amines nauséabondes volatiles en composés solides. Le lendemain, après avoir aéré pour renouveler l’air, toute mauvaise odeur avait disparu. Quatre jours après l’église fut rendue au culte, selon lui, « sans danger et même sans inquiétude ».

Le procédé fut appliqué pour désinfecter l’air des hôpitaux militaires sous la Convention, le Directoire et le Premier Empire. Les destructeurs d’odeurs modernes visent toujours à limiter la diffusion des molécules malodorantes par transformation chimique (oxydation ou hydrogénation des huiles), adsorption (charbon actif) et encapsulation, par exemple.

cadaverine

En savoir plus :

• Quelques rencontres historiques entre la chimie et les sciences de la santé, Josette Fournier, L’Actualité chimique (janvier 2004) pp. 9-18
• Traité des moyens de désinfecter l’air, de prévenir la contagion et d’en arrêter les progrès, Guyton de Morveau
   

 Au début du XIX^e siècle, les chimistes se voient submergés par le nombre de nouvelles matières organiques qu’ils entreprennent de mieux connaitre. L’analyse progresse en particulier grâce à Gay-Lussac et Thenard, Berzelius et au tube à cinq boules que Liebig ne va pas tarder à mettre au point.

Provenant d’organismes vivants – les autres étaient dites inorganiques – ces matières étaient réputées ne pas pouvoir être préparées en laboratoire car elles requéraient, pour leur formation, le concours d’une force, d’un élan, spécifique du vivant : la force vitale.

En 1828, Friedrich Wöhler réalise la « synthèse » de l’urée, saluée par tous comme marquant un tournant décisif pour la science. Il a préparé ce que seule la nature (animale) avait jusqu’alors pu produire. Les matières issues du vivant sont donc régies par les mêmes lois, connues, de la chimie minérale et l’homme (le chimiste) devient une sorte de démiurge des temps modernes. Tel est du moins le point de vue de Bertelot.

Wöhler est tout à fait ravi d’avoir préparé cette substance, synthèse partielle à partir de composés dont il ne donne pas la provenance (isocyanate d’argent et sel d’ammoniac, ou isocyanate de plomb et ammonique liquide). Il n’en revient pas d’avoir préparé une substance artificielle qui a en tout point les propriétés de l’urée tellement étudiée par Proust et d’autres.

Voici comment Wôhler en parle à son ami Berzelius, dans sa lettre du 22 février 1828 : « Je devrais recevoir bientôt une lettre de toi, mais comment attendre davantage ? Je ne peux, pour ainsi dire pas retenir mes eaux chimiques…  il me faut  te le dire : je peux faire de l’urée sans avoir besoin de reins, qu’il soient d’animal, d’homme ou de chien. Le cyanate d’ammonium est de l’urée… »

Berzelius lui répond le 7 mars : « A la vérité, Herr Doktor a trouvé l’art d’accéder à l’immortalité. L’aluminium et l’urée artificielle, voilà deux choses tout à fait différentes et qui se suivent de si près ! Ce seront deux pierres précieuses enchâssées dans votre couronne de laurier. Et… si par hasard l’urée artificielle venait à manquer ? On pourra alors recourir au pot de chambre ! »

Le nom de Liebig est connu de tous, et même en France. Un chimiste, allemand, connu de tous ? C’est que la soupe Liebig existe toujours. Tout supermarché la vend. En fait, il s’agissait, à l’époque, d’extrait de viande.

La petite histoire raconte que Justus Liebig (1803-1873) avait un ami dont la petite fille ne mangeait plus et dépérissait à vue d’œil. Liebig, célèbre réformateur de la chimie organique moderne et fondateur de la chimie agricole, lui fit préparer un bouillon de viande très riche que la fillette accepta de prendre à petites doses. Elle recouvra la santé.

Il n’empêche. C’est le désir de lutter contre le gaspillage qui a animé nos premiers écolo-chimistes, qu’ils inventent des fosses à fumier, pour limiter la déperdition du pouvoir fertilisant des fumiers de ferme (Boussingault), ou qu’ils songent aux extraits de viande. En effet, dans les années 1860, les bœufs du Brésil et d’Uruguay étaient abattus pour leur seul cuir ! Une dizaine d’années plus tôt, Liebig, dans ses Lettres sur la Chimie, avait consacré de longues pages à vanter les qualités de l’extrait de viande qui réparerait bien mieux les forces épuisées des malades que ces bouillons d’os que l’on donne dans les hospices, à l’Hôtel-Dieu en particulier. « Des os de quatre bœufs, on pourrait réellement en créer un cinquième », disait d’Arcet, l’industriel qui construisait et installait les appareils extracteurs dans les grands établissements philanthropiques parisiens. Liebig avait combattu les tenants de la gélatine, qui n’a aucune valeur nutritive, et la controverse entre les plus grands chimistes de l’époque, sous la présidence de Magendie, avait occupé l’Académie des Sciences des dizaines d’années durant.

Giebert, qui s’occupait au départ de la construction de voies ferrées dans ces pays d’Amérique du Sud, fonde donc, avec l’accord de Liebig, la société Fray Bentos Giebert et Cie, qui prépare à partir de 1864 le fameux extrait de viande : une tonne de viande de bœuf donne vingt-cinq kilos d’extrait.

Giebert attribua à Liebig la fonction de Directeur de la société avec un revenu de 1000 livres par an, et une rétribution de 5000 Livres à condition que la société prenne le nom de Liebig ; sa gloire et son renom permettant de se placer sur le marché financier de Londres et de devenir la Liebig Extract of Meat Company.

En savoir plus

• La chimie du XVIIe au XIXe siècle à travers la vie de quatre chimistes, au sujet de De Nicolas Lemery à Adolphe Wurtz : Sur quelques ouvrages d’histoire de la chimie, Danièle Fauque, Revue d’histoire des sciences, Vol. 57, n°2 (2004) pp. 493-508
• La science et la technologie de l'alimentation vues par la chimie du bouillon, Hervé This
   

C’est la Bérézina ! Cette expression caractérise une situation désespérée ou une déroute complète, mais quel est son rapport avec les boutons ? C’est l’étain, un élément connu comme un métal tendre, ductile et malléable. Il se présente sous plusieurs formes allotropiques tout comme le carbone (graphite/diamant). L’une d’elles, forme β ou étain blanc, est stable au dessus de 13 °C avec une forte densité (7,27), tandis que la forme α ou étain gris moins dense (5,77) se forme en dessous de 13°C. Lorsque de l’étain blanc est brutalement refroidi son réseau cristallin est ébranlé et les objets en étain pur tombent en poussière. Cette transformation est d’autant plus rapide que la température est basse et en dessous de −40 °C il devient très rapidement pulvérulent. C'est la «peste de l'étain» qui a été observée lors d’hivers rudes. L’addition de petites quantités de bismuth ou d’antimoine à l’étain empêche ce phénomène.

L’étain blanc était utilisé pour fabriquer les boutons des tenues de la Grande Armée de Napoléon. Au cours de la retraite de Russie fin novembre 1812, les troupes ont dû traverser la Bérézina, rivière de Biélorussie large d'une centaine de mètres et profonde de deux à trois mètres. La température a atteint -39 °C et les boutons en étain des pantalons des soldats de Napoléon ont explosé. Les soldats ne pouvaient donc plus combattre correctement ou mourraient de froid à cause de la désintégration de leurs vêtements.

Mais l’étain n’était pas la seule cause de cette tragédie, car outre le froid, les combats, la famine et la maladie ont causé aux soldats de terribles souffrances et la mort. Certains ont même posé la question : la Grande Armée avait-elle réellement des boutons en étain ? La réponse documentée est oui pour au moins une partie des soldats français comme russes. Mais dans les fosses communes de soldats à Vilnius on retrouve des boutons en laiton, pas en étain et au mieux des boutons en bois recouvert d'une tôle d'étain. Donc, au pire, une partie des soldats risquaient d'avoir des boutons moches... Pour finir, malgré cette débâcle, la bataille de la Bérézina est considérée comme une victoire de Napoléon grâce aux efforts héroïques du Maréchal Ney.

Le maréchal Ney soutenant l'arrière-garde pendant la Retraite de Russie Adolphe Yvon (1856)
Manchester Art Gallery. Wikipedia

En savoir plus :

• Dictionnaire des corps purs simples de la chimie - Éléments, atomes et molécules. Robert Luft Cultures et Techniques, 1997
• Le dernier chimiste à Paris, et autres excursions historiques dans le tableau périodique des éléments, Lars Öhrström, EDP Sciences (2016)
• 1812 Souvenirs d'un médecin de la Grande Armée, Heinrich von Roos (Trad. Mme Lamotte) Perrin et Cie, Paris (1913)
• Napoleon's Buttons: How 17 Molecules Changed History, Penny Le Couteur et Jay Burreson, Jeremy P. Tarcher Ed. (2004)
• Étain, produit du jour, Société chimique de France
   

En novembre 1850, en Belgique, au château de Bitremont, meurt d’apoplexie Gustave, Adolphe, Joseph Fougnies, le beau-frère du propriétaire Hippolyte Visart de Bocarmé (1818-1851). L'enquête montre que Bocarmé avait suivi, sous le faux nom de Bérant, des cours de chimie à l'école industrielle de Gand, afin d’apprendre à extraire l'huile essentielle du tabac. Il avait obtenu de la nicotine pure.

De retour chez lui, Bocarmé prépare en grande quantité ce poison. Il étudie les effets sur des animaux. Cette mort ne semble pas naturelle et la justice charge Jean-Servais Stas (1813-1891), chimiste belge, de l’expertise chimique. Il montre que la mort est due à un empoisonnement et il termine son rapport en disant : « je conclus qu'il y a eu chez le défunt ingestion de matières vénéneuses. Ces matières sont de la NICOTINE, alcali organique existant dans le tabac, et un des poisons les plus violents connus. » Sa méthode d’identification des alcaloïdes est restée pratiquement la même de nos jours. La méthode mise au point par Stas pour la recherche de la nicotine est valable pour tous les alcaloïdes. Une partie des viscères divisés en morceaux est traitée par l'alcool additionné d'acide tartrique ; les alcaloïdes entrent en dissolution. Puis la solution alcoolique est évaporée, le résidu est épuisé par l'éther, en présence d’hydrogénocarbonate de sodium. Les résidus laissés par l'évaporation de l'éther sont purifiés et soumis à l'action de divers réactifs propres à déceler les alcaloïdes toxiques. Cette méthode est complétée par une expérimentation physiologique sur des animaux. Bocarmé est reconnu coupable et est guillotiné en place publique à Mons (Belgique) en juillet 1851.

En savoir plus :

• Le chimiste belge Jean Servais Stas (1813-1891), Pol Martefani
• Références de documents écrits par Jean-Servais Stas (1813-1891)
• Le premier empoisonnement criminel par la nicotine,  L. Kauffeisen, Revue d'histoire de la pharmacie, 20ᵉ année, n°80 (1932) pp. 161-169

À la fin du XVII^e siècle Denis Papin (1647-1714) avait réussi à extraire de la gélatine des os ; il la proposait comme substitut de la viande pour les pauvres et les hospices. En 1681, protestant réfugié à Londres, il fait connaître sa marmite autoclave dans laquelle il obtient une gelée en soumettant des os dans l’eau à 120-130 °C sous pression.

Un siècle plus tard, alors que la misère était toujours grande et la famine endémique dans les villes et les campagnes d’Europe son idée est reprise par plusieurs chimistes et philanthropes. En 1791 le chimiste Joseph-Louis Proust (1754-1826), qui travaille en Espagne dans une école militaire, fait paraître des Recherches sur les moyens d’améliorer la subsistance du soldat. Il cherche à préparer des pastilles portatives d’extrait de viande. Il conseille de briser les os pour en extraire plus de matière.

Cadet de Vaux (1743-1828) avait fondé et présidait la Société de Philanthropie dont les membres s’attribuaient une expertise sur les produits alimentaires et le monopole de la générosité. En 1802 il propose de faire du bouillon d’os pilés dans un mortier. Il reconnaît l’antériorité de Papin mais juge sa marmite, qualifiée de « volcan hydraulique », inutile et périlleuse. Il prétend ne pas avoir voulu lire les écrits de Proust, pour ne pas être influencé. Selon lui il ne doit son procédé de pulvérisation des os qu’à l’observation de ses chiens : « ce sont eux qui m’ont indiqué le moyen d’en extraire la gelée, car il faut avouer que sur le fait du broiement la priorité appartient de droit aux chiens ». Il assure que les bouillons d’os sont très supérieurs à ceux de viande. Proust riposte avec l’esprit qu’on lui connaît : « […] je ne ferai pour démontrer une propriété violée, que réunir ici les passages qui prouvent d’une part l’invasion de M. Cadet, et de l’autre ceux qui établissent des droits qu’il me force de revendiquer, qui le croirait !, sur ses chiens […] Certainement si les chiens savaient écrire, il y a longtemps qu’ils auraient dû assurer dans nos journaux leur priorité […] ; mais puisqu’ils ont négligé ce point de leur gloire […] voyons si [l’ouvrage de M. Cadet] ne nous ferait pas connaître les sources dans lesquelles il aurait pu tout aussi bien puiser ses découvertes nourricières. […] et lorsque M. Cadet vient nous dire que rien n’est plus intéressant que l’étonnement de ses convives qui, la soupière enlevée, voient paraître, en place de la pièce de bœuf qu’ils attendent, un bol contenant quelques onces d’os pulvérisés, nous pensons que leur étonnement n’est pas moins fondé que le nôtre, quand nous le voyons nous entretenir sérieusement de pareils contes […] »

La gélatine n’est plus considérée aujourd’hui que comme un additif alimentaire.

En savoir plus :

• Histoire des procédés d'extraction de la gélatine et débats des commissions académiques (XIX^e siècle), Claude Viel et Josette Fournier, Revue d’histoire de la pharmacie, vol. 94, n° 349 (2006) pp. 7-28
• La science et la technologie de l'alimentation vues par la chimie du bouillon, Hervé This
• La chimie et l’alimentation, coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin, Rose Agnès Jacquesy, Danièle Olivier et Paul Rigny, EDP Sciences (2010), ISBN : 978-2-7598-0562-4

Les frères Proust, Joachim (1751-1819) et Joseph Louis (1754-1826), angevins, quittèrent tôt leur ville natale pour, dit-on, fuir des parents fort avares. Ils avaient fait de bonnes études et appris la chimie et la pharmacie avec leur père apothicaire. En 1777 ils se retrouvaient à Paris. Le cadet, appelé pour le distinguer de son père, ce qui était fréquent, par son second prénom, Louis, avait réussi par concours à devenir pharmacien de l’hôpital de la Salpêtrière. On disait « gagnant-maîtrise », il n’était pas rémunéré, mais logé et nourri, il pouvait utiliser les locaux et les ressources, produits et instruments, de l’apothicairerie de l’hôpital.

Les deux frères s’exercent à la confection de pyrophores, on désignait par ce nom des substances susceptibles de s’enflammer spontanément à l’air avec incandescence, et c’était un sujet « à la mode ». Les savants cherchaient à comprendre la chimie des combustions et la vitesse des réactions, les autres se passionnaient pour la confection de feux d’artifice. C’était une époque festive. Les deux chimistes sont téméraires, ils font détonner différentes substances transformées en charbons par calcination dans une capsule de terre, en versant dessus quelques gouttes d’acide nitrique. Un festival de pétards.

Un charbon provenant de carthame (une plante oléagineuse), réduit en poudre et récemment calciné, détonna très vivement, et les deux frères s’émerveillent de voir la poudre s’élever « comme une gerbe d’artifice très jolie ». Mais ils reconnaissent que « ces expériences sont capricieuses » et dangereuses : ayant opéré avec un charbon qui provenait de la calcination de verdet (acétate de cuivre), « il s’éleva de cette détonation une espèce de gaz que je respirai, et qui me mit dans un malaise incroyable ; il me survint un grand mal de tête, et une envie de vomir, je ressentis une douleur dans les poumons, qui sans gêner la respiration, m’incommoda beaucoup ».

Une autre fois, triturant de l’oxyde rouge de mercure (HgO) avec du soufre dans l’espoir de préparer du cinabre (espèce cristalline de sulfure de mercure, HgS de couleur rouge carmin), « le résultat fut que le dôme du fourneau sauta en l’air, tandis que la porte du foyer alla se briser contre une muraille et faillit de me frapper dans l’estomac », mais la poussière qui s’éleva de la détonation « est du cinabre d’un rouge violet ».

Le bureau de l’hôpital se plaint. Louis obtient un contrat d’enseignement et de recherche au pays basque espagnol, ce sont les débuts d’une grande aventure savante. Et Joachim trouve un emploi dans l’officine renommée d’Hilaire-Marin Rouelle où il côtoie de grands chimistes de son temps, Descroizilles, Darcet et Bertrand Pelletier, avant de reprendre la pharmacie familiale à Angers.

En savoir plus :

• Définir l’espèce chimique : loi de Proust et constantes physiques, Josette Fournier