Histoire de l'électrochimie - Définition

Le XVIIe siècle et la naissance de l'électrochimie

En 1709, Francis Hauksbee à la Royal Society de Londres découvrit que mettre une petite quantité de mercure dans le globe du générateur de Von Guericke et en évacuant l'air de celui-ci lui permettait au générateur de briller même en le touchant de la main. Il avait créé la première lampe fluorescente.

Entre 1729 et 1736, deux scientifiques anglais Stephen Gray et Jean Desaguliers réalisèrent une série d'expériences qui montrèrent qu'un bouchon de liège ou un autre objet pouvait être électrifié à une distance de 245-275 m en le connectant au globe de verre chargé via des matériaux comme un fil de métal ou une corde de chanvre. Ils découvrirent aussi que d'autres matériaux comme la soie ne produisaient pas le même phénomène.

Au milieu du XVIIIe siècle, un chimiste français François de Cisternay Du Fay découvrit deux formes d'électricité statique dans lesquelles les charges se repoussent ou s'attirent. Il annonça que l'électricité était constituée de deux fluides : vitreus (le mot latin pour dire verre) ou électricité positive et resinus ou électricité négative. Cette conception des deux fluides rencontra un peu plus tard dans le siècle l'opposition de la théorie fluide unique de Benjamin Franklin.

En 1745, Jean-Antoine Nollet développa la théorie de l'attraction et de la répulsion électrique qui supposait l'existence d'un flux continu de matière électrique entre les deux corps chargés. La théorie de Nollet au début fut acceptée puis rencontra de la résistance en 1752 avec la traduction en français des note de Franklin Experiments and Observations on Electricity. Franklin et Nollet débattirent au sujet de la nature de l'électricité. L'argumentation de Franklin remporta la victoire et la théorie de Nollet fut abandonnée.

En 1748, Nollet inventa un des premiers électromètres, l'électroscope qui permettait d'observer les charges électriques en utilisant l'attraction et la répulsion électrostatique. L'invention de Nollet fut par suite remplacée par l'électromètre de Horace-Bénédict de Saussure en 1766.

William Watson mena plusieurs expériences pour connaître la « vitesse de l'électricité ». L'opinion générale de l'époque était que l'électricité était plus rapide que le son mais aucun test n'avait permis de déterminer la vitesse du courant. Watson dans un champ au nord de Londres tendit un fil conducteur supporté par des piquets humides de soie. Même à cette distance de 3,7 km, la vitesse de propagation du courant semblait instantanée. La résistance dans le fil conducteur fut remarquée mais pas entièrement appréhendée par Watson et il décida de ne pas poursuivre les expériences sur l'électricité afin de se concentrer sur sa carrière médicale.

Dans les années 1750, alors que l'étude de l'électricité devenait populaire, des méthodes efficaces de productions d'électricité sont apparues. Le générateur développé par Jesse Ramsden fut parmi l'un des premiers générateurs électrostatiques. L'électricité produite par les générateurs était utilisée pour traiter les paralysies et les spasmes musculaires.

Charles-Augustin de Coulomb développa la loi de l'interaction électrostatique en 1781 après avoir étudié les lois de la répulsion de Joseph Priestley en Angleterre. Il établit aussi la formule de l'inverse du carré de la loi d'attraction et de répulsion qui devint la base mathématique de la théorie des forces magnétiques de Siméon-Denis Poisson. Coulomb écrivit sept travaux importants sur le magnétisme et l'électricité qu'il présenta à l'Académie des sciences entre 1785 et 1791 dans lesquels il reporta avoir développé une théorie de l'attraction et de répulsion entre les corps chargés et il en était parvenu à mener des recherches sur les conducteurs parfaits et les diélectriques. Il suggéra que les diélectriques parfaits n'existaient pas, que chaque substance avait ses limites au-dessus desquelles le courant passait. L'unité de charge du Système international est appelée le coulomb en son honneur.

En 1789, Franz Aepinus développa un objet avec les propriétés d'un condensateur. Le condensateur d'Aepinus était le premier condensateur depuis la Bouteille de Leyde et fut utilisé pour montrer les phénomènes de conduction et d'induction. L'objet était fabriqué de telle manière que l'espace entre les deux plaques conductrices était ajustable et le verre diélectrique séparant les deux plaques pouvait être enlevé ou remplacé par un autre matériau.

Malgré l'augmentation des connaissances sur les propriétés de l'électricité et sur la construction de générateurs, ce ne fut pas avant la fin du XVIIIe siècle que le physicien italien et anatomiste Luigi Galvani remarqua un lien entre la contraction musculaire et l'électricité en 1791 lorsqu'il écrivit De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius. Il proposa l'existence d'une substance nervoélectrique dans la vie. Dans son essai, Galvani conclut que les tissus animaux contiennent une substance innée jusque là inconnue, une force vitale à laquelle il donna le nom d'« électricité animale » qui active les muscles lorsqu’elle est placée entre deux sondes de métal. Il croyait qu'il s'agissait d'une nouvelle forme d'électricité et que le cerveau était l'organe le plus important pour la sécrétion du fluide électrique. Les nerfs avaient pour rôle de conduire ce fluide jusqu'aux muscles. Le débit de ce fluide électrique provoquait un stimulus aux fibres musculaires.

Mais c'est le 17 mars 1800 que le savant italien Alessandro Volta essaye avec succès la première pile électrique et marque la naissance de l'électrochimie.