CHIMISTE ET PHYSIQUE FRANÇAIS
1778-1850
Joseph-Louis Gay-Lussac était l’un des grands scientifiques de l’ère industrielle. Né le 6 décembre 1778 à Saint-Léonard, dans le centre de la France, il était l’aîné de cinq enfants. Son père était procureur et juge-avocat, et l’agitation politique entourant la Révolution française a joué un rôle précoce dans le développement du jeune Joseph. Lorsque son père a été arrêté en 1794 (il a ensuite été libéré) en tant que membre de l’établissement bourgeois, Gay-Lussac a été envoyé dans un pensionnat à Paris.
Trois ans plus tard, Gay-Lussac est accepté à l’École Polytechnique de Paris, une école d’élite nouvellement fondée, où il étudie d’abord les mathématiques et l’ingénierie. Cependant, il est rapidement tombé amoureux de la science et surtout de la chimie. Cela est dû en grande partie à l’influence du célèbre scientifique Claude-Louis Berthollet (1748-1822), maître de conférences à l’École, qui était également un contemporain d’Antoine Lavoisier. C’est Berthollet qui prit Gay-Lussac sous son aile comme étudiant et assistant de laboratoire.
Les recherches pour lesquelles Gay-Lussac est peut-être le plus célèbre concernent les expériences sur les gaz qu’il a réalisées au début de sa carrière scientifique. Après avoir obtenu son diplôme de l’École en 1800, il est resté l’assistant de Berthollet et a été fréquemment invité dans sa maison de campagne à Arcueil, près de Paris. Avec les encouragements de Berthollet, du mathématicien Pierre-Simon de Laplace et d’autres personnes, Gay-Lussac a commencé ses propres recherches durant l’hiver 1801 et 1802.
Parmi les premiers travaux de Gay-Lussac, il y avait une enquête approfondie sur la façon dont le volume de divers gaz change avec la température. Le scientifique anglais John Dalton étudiait indépendamment le même phénomène. Tous deux ont constaté que le volume V de tous les gaz étudiés augmentait de manière similaire avec l’élévation de la température T lorsque la pression P était maintenue constante ( VαT à P constant ). Chacun a publié ses résultats vers 1802, le travail expérimental de Gay-Lussac étant à la fois plus approfondi et plus précis que celui de Dalton. Cependant, le mérite de cette découverte n’est généralement attribué ni à Dalton ni à Gay-Lussac, mais plutôt à Jacques Charles. Ce dernier avait effectué des travaux initiaux sur la dilatation thermique des gaz en 1787. Bien que Charles n’ait jamais publié les résultats de ses expériences, Gay-Lussac a reconnu dans ses propres mémoires scientifiques avoir entendu parler des travaux de Charles. Ainsi, la loi régissant la dilatation thermique des gaz, bien que parfois appelée loi de Gay-Lussac, a fini par être connue en grande partie comme la loi de Charles.
Les études de Gay-Lussac ne se limitaient pas aux propriétés physiques des gaz. En 1804, Gay-Lussac a profité de l’intérêt croissant du monde pour les ballons et a effectué plusieurs vols pour étudier à la fois le champ magnétique de la Terre et la façon dont la température et la composition de l’atmosphère changeaient avec l’augmentation de l’altitude. Lors de son deuxième vol, il a prélevé des échantillons d’air en atteignant une altitude de 23 018 pieds dans un ballon à hydrogène, un record qui a duré près de cinquante ans. À son retour sur Terre, il a comparé les échantillons de gaz à ceux prélevés au niveau du sol et a conclu qu’ils étaient essentiellement identiques – et ce, bien qu’il ait pris note d’un mal de tête pendant le vol qui résultait très probablement de la diminution des niveaux d’oxygène à haute altitude.
En 1808, Gay-Lussac a publié sa « Loi de la combinaison des volumes de gaz. » Il a déterminé que lorsque différents gaz réagissaient, ils le faisaient toujours dans de petits rapports de nombres entiers (par exemple, deux volumes d’hydrogène réagissaient avec un volume d’oxygène en formant H 2 O). Il s’agissait de l’une des plus grandes avancées de son temps et elle a contribué à former la base de la théorie atomique ultérieure et de la façon dont les réactions chimiques se produisent.
Avec son collègue Louis-Jacques Thénard (1777-1857), Gay-Lussac a fait un travail considérable avec l’électrochimie pour produire des quantités importantes de sodium et de potassium élémentaires, des substances très réactives et utiles qui ont été utilisées pour isoler et découvrir l’élément bore. Gay-Lussac a également réalisé des études approfondies sur les acides et les bases et a été le premier à déduire qu’il existait des acides binaires (à deux éléments) tels que l’acide chlorhydrique (HCl), en plus des acides connus contenant de l’oxygène comme l’acide sulfurique (H 2 SO 4 ). De plus, il a pu déterminer que la composition chimique de l’acide prussique était de l’acide cyanhydrique (HCN) et a été considéré comme le premier praticien de l’analyse organique.
Dans les années suivantes, Gay-Lussac a continué à faire progresser la science. Il a développé une méthode précise pour analyser la teneur en alcool des liqueurs et a breveté une méthode pour la fabrication de l’acide sulfurique. Sa dernière publication sur l’eau régale (un mélange d’acides nitrique et chlorhydrique qui dissout l’or ou le platine) est parue l’année précédant sa mort, en 1850. Gay-Lussac était un expérimentateur et un théoricien de premier ordre. Plus de vingt-cinq ans après la mort de Gay-Lussac, l’éminent chimiste Marcellin Bertholet (1827-1907) a dit un jour : » Nous enseignons tous… la chimie de Lavoisier et de Gay-Lussac » (Crosland, p. 248), un hommage approprié à deux scientifiques exceptionnels de l’époque.