Notion d'élément et classification

En 1789, Antoine Laurent de Lavoisier publie son Traité élémentaire de chimie, cet ouvrage en deux volumes fait le point sur les connaissances en matière de chimie du XVIIIème siècle, et pose ainsi les bases de la chimie moderne. Dans cette œuvre, Lavoisier évoque notamment la notion d'élément chimique, des substances simples qui ne peuvent être décomposées et dont la masse reste inchangée au cours d'une réaction chimique. Ce concept ravive ainsi la théorie atomiste du philosophe grec Démocrite et permet à Lavoisier de confirmer sa loi de la conservation de la masse au cours d'une réaction : deux théories admises et prouvées de nos jours.

Cuve pneumatique

Afin de mettre en évidence cette notion d'élément, Lavoisier essaye de séparer l'air atmosphérique. En effet, la composition de l'air est encore inconnue à cette époque et on le considérait comme un élément simple. Il débute alors l'expérience des douze jours et des douze nuits sur l'oxyde rouge de mercure (voir protocole). Pour cette expérience, il pèse non seulement les solides et les liquides, mais aussi les gaz échappés qu'il recueille dans une cuve pneumatique.

De son expérience, Lavoisier obtient deux produits. Le premier met en évidence un composant de l'air qui ne permet ni la respiration ni la combustion : l'air phlogistiqué ou air nitreux, c'est-à-dire le diazote (N2). Puis en continuant son expérimentation, il met en évidence une autre sorte d'air qui contrairement au diazote permet le respiration et le combustion : l'air déphlogistiqué ou air vital, le dioxygène (O2).

Il conclue alors en affirmant que l'air est un mélange de deux gaz, le diazote et le dioxygène. Il estime grâce aux mesures qu'il a effectué que le diazote compose à 75% l'air et le dioxygène à 25%. Ces estimations ne sont pas très éloignées de la vérité puisque l'air est un mélange de 78% de diazote et de 21% de dioxygène (et 1% d'autres gaz).

 

Grâce à cette expérience, Lavoisier met en évidence deux nouveaux éléments, ce qui lui permet de publier dans son Traité élémentaire de chimie un tableau récapitulatif des substances découvertes à son époque et considérées comme des éléments. Afin d'éviter les ambiguïté, il utilise un vocabulaire hérités des alchimistes et répertorie la lumière et le feu en tant qu'élément bien qu'il ait lui-même réfuté la théorie du phlogistique.

 

Nouveaux noms Anciens noms

Substances simples
qui appartiennent
aux trois règnes
et qu'on peut
regarder comme
les éléments
des corps

 

Éléments impondérables


Lumière

Calorique

Oxygène

Azote

Hydrogène

Lumière

Chaleur, principe de la chaleur, fluide igné, feu

Air déphlogistiqué, air empiréal, air nitreux

Gaz phlogistiqué, mossette

Gaz inflammable

Substances simples
non-métalliques
oxydables et
acidifiables

 

 

Les non-métaux


Soufre

Phosphore

Carbone

Radical muriatique (chlore)

Radical fluorique (fluor)

Radical boracique (bore)

Soufre

Phosphore

Charbon pur

Inconnu

Inconnu

Inconnu

Substances simples
métalliques
oxydables et
acidifiables

 

Les métaux


Antimoine, Argent, Arsenic, Bismuth,Cobalt, Cuivre, Étain, Fer, Manganèse, Mercure, Molybdène, Nickel, Or, Platine, Plomb, Tungstène, Zinc

Substances simples
salifiables
terreuses

 

Les minerais (oxyde, sulfate)


Chaux (calcium)

Magnésie (magnésium)

Barite (baryum)

Alumine (aluminium)

Silice (silicium)

Terre calcaire, chaux

Magnésie, base du sel d'Epsom

Barote, terre pesante

Argile, terre d'Alun

Terre silicieuse, terre vitrifiable

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ce tableau permet de préciser que certains éléments considérés comme simples sont en réalité des éléments composés, comme l'huile et le sel, et que les « terres » (les minerais) sont des composés chimiques d'éléments qui lui sont encore inconnus. Cependant, cette classification ne révèle que les notions fondamentales (métaux, non-métaux). En effet, les métaux sont rangés par ordre alphabétique, et non pas par nombre de protons ; une notion encore inconnue de Lavoisier.

 

Si, on compare la classification de Lavoisier et celle de Mendeleïev, on remarque que seulement 30 éléments sur 114 sont connus, et que la plupart des éléments connus au XVIIIème siècle sont des éléments solides et naturels.

En rouge, les métaux ; en orange, les éléments impondérables ; en indigo, les composants principaux des minerais ; en vert, les non-métaux.

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