La théorie du phlogistique et la chimie pneumatique

1) La théorie du phlogistique (fin XVIIe - Début XVIIIe)

A cette époque, l'alchimie persiste mais est en déclin.

Les alchimistes ont effectué de nombreuses observations sur la combustion et l'action de la chaleur sur les métaux.

On débouche ainsi sur la première théorie chimique ayant une base expérimentale et permettant en même temps l'explication et la prédiction.

Johann Joachim Bêcher (1635 - 1682), médecin chimiste et alchimiste allemand, décrit 3 espèces de terre : la terre vitrifiable, inflammable et mercurielle. Il indique que les corps combustibles et les métaux renferment ces 3 terres. Par leur combustion, la terre inflammable se dégage.

Georg Ernst Stahl (1659 - 1734), un de ses élèves, appelle phlogistique (du grec phlogiston) la terre inflammable (il avait lui-même repris ce terme d'Aristote signifiant "inflammable").
"Le phlogistique est du feu fixé dans la matière et qui s'en échappe lors des combustions."

De ce fait, plus un corps contient de phlogistique et mieux il brûle.

C'est la première fois qu'il y a analogie entre calcination et oxydation.

Le charbon, et "l'air inflammable" (c'est à dire le dihydrogène H₂) sont considérés comme du phlogistique pratiquement pur (tout comme le soufre et les huiles combustibles).

L'air inflammable est isolé en 1765 par un physicien et chimiste anglais : Henry Cavendish (1731 - 1810). Il pensera avoir isolé du phlogistique pur.

Toutefois, cette théorie soulevait de grosses insuffisances :

On savait que la calcination d'un métal en chaux, s'accompagnait d'une augmentation de poids alors que selon la théorie du phlogistique, elle aurait due être plus légère (Cf. perte du phlogistique).

A l'époque, il y avait confusion entre densité, quantité de matière et poids.

Stahl proposa, pour intégrer les résultats expérimentaux à sa théorie, que le phlogistique avait une pesanteur différente de celle de la matière où il entre, et que bien que pesant, il allégeait le métal, un peu comme le bouchon du pêcheur allège le plomb de la ligne. Il ne nie pas les résultats expérimentaux, mais les encadre dans sa théorie qui ne sera combattue qu'a partir de 1777 par Pierre Bayen (1725 - 1798).

Cette théorie a eu un succès persistant car elle était autocohérente et intégrait de manière satisfaisante les observations de l'époque.

C'est la découverte de "l'air vital" (dioxygène O₂) et les travaux expérimentaux de Antoine Laurent de Lavoisier (1743 - 1794) et de l'Ecole Française qui apportent une nouvelle théorie de la combustion fondée sur l'oxydation et sonne la fin du phlogistique pour la très grande majorité des chimistes (Scheele et Priestley ne se sont jamais rallié à la nouvelle théorie).

2) La théorie pneumatique (théorie des gaz)

Elle n'a pu se développer que lorsqu'on a su isoler et manipuler les gaz.

Le principe de la cuve à eau arrive en 1719 avec Robert Boyle (1627 - 1691).

Cavendish isole le premier gaz : le dihydrogène ou "air inflammable".

On isolera aussi :

• "L'Air Fixe" ou "Air Sylvestre" : le CO₂.
• "L'Air Vital" : l'O₂.

Le dioxygène sera mis en évidence plusieurs fois entre 1770 et 1775. Carl Wilhelm Scheele (1742 - 1786) l'appelle "l'Air du Feu" en 1771 (cela ne sera publié qu'en 1777). Il le prépare avec MnO_2.

Joseph Priestley (1733 - 1804), en 1774, le prépare à partir de HgO. Il montre que cela entretient la flamme de la bougie et est nécessaire à la survie. Dans " Recherche sur plusieurs espèces d'air ", il le nomme " Air Vital ".

Pour eux, l'air ordinaire ne serait que partiellement saturé en phlogistique ---> il pourrait adsorber celui dégagé par une combustion pour se saturer. Ce qui reste de l'air, lorsque l'air vital (ou air déphlogistiqué) a disparu, c'est l'air phlogistiqué = Azote (Etym : A est privatif et zote = vie => air qui n'entretient pas la vie).

Lavoisier publie sa préparation en 1775 et cela le met en controverse avec Priestley.