Histoire de la chimie - Définition

Antiquité

Le début de l'Antiquité voit les débuts de la métallurgie (paléométallurgie), c'est-à-dire l'extraction par l'homme des métaux à partir des minerais présents dans la nature, généralement sous forme de sels. Ces métaux seront ensuite retravaillés et utilisés soit sous forme pure soit en tant qu'alliage.

• Or : utilisé à l'état natif depuis les débuts de l'Antiquité. Métal inaltérable et de très faible réactivité chimique il n'a, durant cette période, fait l'objet d'aucune transformation chimique. Considéré alors comme un métal parfait, il revêt une valeur monétaire et artistique importante
• L'argent : présent à l'état natif sous forme d'alliage avec l'or (électrum). Il peut également être extrait de la galène
• Le cuivre : il a pu être trouvé à l'état natif mais également sous forme impure dans la malachite. Son commerce pendant l'Antiquité sera une importante source de richesse
• Le bronze : premier alliage fabriqué par l'homme. L'étain qui entre pour 10% dans sa composition était à l'époque très abondant. Le bronze apparait aux alentours de l'an -3000 (Âge du bronze) et sera tout d'abord utilisé dans la fabrication d'armes.
• Le fer : Il aurait été découvert il y a environ 3 800 ans en Anatolie par les Hittites. Ses premières utilisations, également pour des applications militaires, datent de 2500 avant J-C. Sa domestication est plus tardive car plus difficile. Le fer n'existe pas à l'état natif (mis à part le fer provenant de météorites). Pour l'obtenir il est nécessaire de réduire les oxydes de fer à l'aide de charbon de bois. L'homme s'aperçut alors que l'ajout d'une certaine quantité de carbone rendait le fer plus tranchant et plus résistant. Ce fut l'apparition du premier acier.
• Le laiton : alliage constitué de cuivre et de zinc. Il apparait vers 1000 av. J.-C. ; on en a notamment retrouvé dans des pièces romaines.
• Le bitume et l' asphalte naturels servaient de mastic pour étanchéité (imperméabilité) pour la confection de coupes et de statuettes et pour cimenter les briques.

Égypte

Les Égyptiens savent extraire le fer de ses minerais. Ils auraient inventé le verre il y a environ 3 800 ans à partir du sable du désert et du natron chauffés au four jusqu'à fusion auxquels on ajoute souvent de la chaux. Les Égyptiens connaissent aussi la fermentation qui leur permet de produire de la bière. Ils fabriquent des colorants (indigo, cinabre), utilisés notamment pour les fards (malachite).

Chine

• Fabrication de la porcelaine.

Grèce

• On sait que les Minoens (du XXVII^e au XII^e siècles av. J.-C.) grillaient la pyrite (FeS₂) pour l'utiliser comme minerai de fer.
• Certains historiens des sciences considèrent Thalès de Milet comme le fondateur de la chimie, car il fait de l'eau le principe explicatif de l'univers. Pour son disciple, Anaximène de Milet, l'élément primordial est l'air qui devient feu par dilatation, puis vent. Un peu plus tard, Xénophane de Colophon propose la terre comme racine de toute chose. Pour Héraclite, le feu est à l'origine des choses.
• Pour Empédocle (V^e siècle av. J.-C.), il existe quatre éléments de base : l'eau, l'air, le feu et la terre qui s'attirent ou se repoussent. Platon reprend plus tard cette théorie en associant ces quatre éléments à des formes géométriques reliées à des nombres de triangles. Ainsi le feu est associé au tétraèdre (4 triangles équilatéraux) qui a les arêtes les plus pointues (d'où le fait qu'il pique), la Terre au cube (24 triangles rectangles isocèles signe de stabilité), l'Air à un octaèdre (8 triangles équilatéraux) et l'Eau à un icosaèdre (20 triangles équilatéraux). Aristote, élève de Platon, reprendra le modèle des quatre éléments en leur associant 4 qualités : l’humide, le sec, le chaud et le froid. Chacun des éléments est alors décrit comme l’association de 2 qualités (par exemple : le feu est une combinaison des qualités sec et chaud). Les écrits d'Aristote seront traduits en arabe et, plus tard, traduits en latin par Thomas d'Aquin et Roger Bacon. Le médecin Galien introduira au II^e siècle les quatre humeurs (sang, phlegme, bile jaune et bile noire) comme une combinaison des qualités d’Aristote :la médecine de Galien restera une référence pendant l’Antiquité et tout le Moyen Âge.
• Le philosophe Anaxagore voit le monde en perpétuel changement, sans création ni destruction de matière mais avec des réarrangements des particules élémentaires.
• Leucippe puis Démocrite pensent que la matière est composée d'entités élémentaires, les atomes. Ceux-ci sont insécables, limités en diversité et forment la matière "comme les lettres forment les mots". Cette théorie atomique, divulguée par Épicure et Lucrèce, servira de base à l'alchimie. Les atomes crochus assurent la cohésion de la matière tandis que les atomes ronds expliquent la fluidité des liquides.
• Vers 40 après J.-C., un médecin grec, Dioscoride, mentionne le soufre dans ses écrits ainsi qu'une poudre blanche obtenue par calcination de certaines pierres servant à produire l'orichalque.

Rome

Vers 30 avant J.-C., Vitruve, dans son ouvrage traitant des matériaux et techniques de construction Architectura, cite plusieurs matériaux dont la chaux, le ciment romain, l'ocre, l'orpiment, la pourpre, la garance, le pastel… Pline l'Ancien, dans son Histoire naturelle, récapitule les substances chimiques connues à son époque dont le soufre, le naphte, le gypse. D'autres substances, connues bien avant les Romains, sont mentionnées dans des documents comme les papyrus de Leyde et de papyrus de Stockholm, les lapidaires (données sur les pierres précieuses) et des ouvrages de Zosime de Panapolis.

En plus des substances citées antérieurement, nous trouvons:

• le cristal de roche ou quartz utilisé par les Romains pour la fabrications de loupes.
• la pierre de magnésie susceptible d'exercer une action sur le fer.
• l'alun.
• le sel de Cappadoce.
• la fleur de cuivre (chalcanthon) ou vitriol.
• le vif-argent ou argent liquide qui forme facilement des amalgames avec les métaux.
• le nitre ou salpêtre de couleur blanche, soluble dans l'eau.
• la litharge ou l'orpiment employé dans les alliages pour remplacer l'or, trop onéreux.

Parmi les techniques connues, citons le bain-marie et la distillation qui fournit divers esprits (produits légers) et des huiles (produits lourds, moins volatils). L'esprit de naphte et l'huile de naphte étaient, à titre d'exemple, obtenus par distillation du naphte).

Naissance de l'alchimie

• L'alchimie naît à Alexandrie vers le IX^e siècle av. J.-C.. Les alchimistes cherchent à fabriquer à partir de métaux divers le métal parfait qu'est l'or. L'objectif est la fabrication de la pierre philosophale qui transmute les métaux en or et permet la préparation de la panacée ou remède universel. L'alchimie est aussi une recherche spirituelle et demande une initiation à ses secrets. Les corps sont classés en solides, liquides et vapeurs et selon leur couleur. Ils interagissent suivant des notions de sympathie et d'antipathie. Cette philosophie repose sur la théorie des quatre éléments de Platon complétée par l'introduction de la quintessence (la 5^e Essence ou le cinquième élément).
• Soufre, mercure et sel: le soufre et le mercure sont issus de l'alchimie arabe et le sel de Paracelse. Au soufre se rattache tout ce qui est chaud, dur et masculin; au mercure tout ce qui est froid, féminin; quant au sel il assure le cohésion du soufre et du mercure lors de leur union.