Cours de chymie

Au début du XVII^e siècle, l'apothicaire Jean Béguin, protégé du roi Henri IV, donna les premiers cours de ce qu'il appela « chimie » mais était en fait un état transitoire entre l'alchimie et ce qui allait devenir la science chimique. L'ouvrage qu'il en tira, le Tyrocinium chymicum, publié en 1610 (traduit en français sous le titre de Elemens de chymie en 1615) marqua l'essor d'un genre littéraire nouveau, dit « des cours de chimie ». Il sera suivi en France, par les cours de W. Davidson en 1635, d'Étienne de Clave en 1646, Arnaud en 1656, de Barlet en 1657, de Nicaise Le Febvre en 1660, Christophe Glaser en 1663, Jacques Thibaut le Lorrain en 1667, Malbec de Tressel en 1671, jusqu'au célèbre Cours de chymie de Nicolas Lemery publié en 1675 qui en constitue l'aboutissement (H. Metzger[3]). Il s'agit d'ouvrages destinés aux apothicaires, constitués de listes de recettes qui s’appuient le plus souvent sur une théorie des Principes à cinq termes : Soufre, Mercure, Sel, Eau et Terre[11]. L'enseignement était ouvert à tous, donné soit à titre privé chez des apothicaires, soit dans un cadre institutionnel comme le Jardin du roi où à partir de 1648 un professeur de chimie officiel put donner des cours. L'université qui avait refusé l'enseignement de l'alchimie, ne sut pas prendre le tournant de l'(al)chimie et resta longtemps rétive à son enseignement.

La chimie se présente jusque dans les années 1660 comme connaissance des Principes (ou Éléments constitutifs de tous les corps mixtes). À la fin du XVI^e siècle, Joseph du Chesne avait exposé dans le Grand miroir du monde (1585, 1593) la théorie des Quatre éléments (terre, eau, air, feu) et des Trois Principes paracelsiens (mercure, soufre et sel) tirés par distillation de poudre de bois de chêne : après extraction de l'Eau, sortent successivement de l'alambic les Trois principes : le Mercure acide, le Soufre huileux et le Sel. Au siècle suivant, la diffusion de la chimie s'accentua sans discontinuer. Les ouvrages de plus en plus nombreux, associaient des considérations pratiques de laboratoire (techniques de distillation, de calcination et préparation de remèdes chimiques) à des spéculations philosophiques très libres. Chaque chimiste « aidé par sa seule logique, déroulait un système du monde sans rencontrer aucun obstacle; mais les bases étaient arbitraires et variaient, cela se conçoit, d'un individu à l'autre », remarque Hélène Metzger[3], la pionnière des études de la « philosophie chimique ».

À l'image de William Davisson, la plupart des chimistes rattachent les principes chimiques à un système métaphysique englobant la totalité de l'univers. Toutefois Étienne de Clave occupe une place à part dans la lignée de ces premiers chimistes. Il développe une réflexion poussée sur les principes, les corps simples et les mixtes, en partant certes de la tradition philosophique mais en la reliant à de nombreuses observations et expériences de chimie et de minéralogie, sans se perdre dans des spéculations métaphysiques sur le Grand Tout. Il retient Cinq principes (le phlegme, l'esprit, l'huile, le sel et la terre) qu'il cherche à obtenir par un programme complexe d'opérations qui reposent pour l'essentiel sur ce qu'on nomme maintenant une distillation fractionnée, permettant de les extraire successivement.

Ces premiers chimistes seront l'objet d'une critique radicale par Robert Boyle dans le Sceptical Chymist (1661). Pour lui, la matière existe mais la recherche d'éléments est illusoire. Au nom de critères d'esthétique rationnelle, il nie d'emblée l'idée d'une diversité des éléments chimiques[12]. Il qualifiera les premiers chimistes de chimistes vulgaires parce qu'ils envisagent la chimie comme discipline purement pratique[13]. Sans doute peut-on comprendre ces reproches parce que ces premiers chimistes avaient une pratique expérimentale trop inconsistante pour être en mesure d'établir expérimentalement des principes premiers[14]. Toutefois rejeter toute tentative de comprendre la structuration de la matière en éléments sur la seule base de la chimie, l'amène à préférer une approche philosophique a priori, visant à réconcilier une philosophie mécanique de la chimie avec la théologie chrétienne[15].

Lémery dans son Cours de chymie[5] de 1675, va reprendre le schéma des « cours de chimie », mais en prenant en compte toutes les critiques émises par ses prédécesseurs. Dès la section sur Des Principes de la Chymie (p. 2), il adopte les « cinq principes des choses naturelles, l'eau, l'esprit, l'huile, le sel et la terre » (Cours p. 4). Pour lui, les principes sont des corps qui, pour autant qu'ils ne soient pas réellement les plus simples, ne sont pas davantage résolubles selon l'état actuel de la chimie[16].

Au cours des premières rééditions du Cours de chymie, Lémery a modifié les Remarques sur les principes des premières pages puis il ne les a plus touché (Bougard[2] ). Mais on retrouve constamment les conceptions suivantes[5]^,[4] :

Dans la filiation de Joseph du Chesne et des chimistes qui ont suivi, la définition de Lémery des principes constitutifs de la matière se fait suivant deux dimensions :

• l'analogie opératoire de la distillation du bois ;
• les propriétés physico-chimiques intrinsèques.

Prenons le cas de la distillation[n 6] du bois de gaïac râpé, exemplaire parce qu'il fournit une illustration prototypique de la définition opératoire des principes :

Distillation du Gayac « Prenez du bois de gayac râpé ou scié en petits morceaux, remplissez-en les trois quarts d'une grande cornue que vous placerez dans un fourneau de réverbère, et vous y joindrez un grand ballon pour récipient; commencez la distillation par un feu du premier degré [doux], afin d'échauffer doucement la cornue et de faire distiller l'humidité aqueuse qu'on appelle phlegme; continuez-le en cet état, jusqu'à ce qu'il ne tombe plus de gouttes, ce qui montrera que tout le phlegme a été distillé ». Après avoir changé de récipient de réception, augmentez le feu par degrés, « les esprits et l'huile sortiront en nuages blancs; continuez le feu jusqu'à ce qu'il ne sorte plus rien, laissez refroidir les vaisseaux et les délutez; versez ce que le récipient contiendra dans un entonnoir garni de papier gris qu'on aura mis sur une bouteille ou sur un autre vaisseau; l'esprit passera et laissera l'huile noire, épaisse et fort fétide dans l'entonnoir… » (Cours, p. 498-499)

Fourneau de réverbère (utilisé par Lémery). O, cornue ; C, cornue sur le foyer B, foyer ; D, G, dôme E, P, petite cheminée F, ballon de réception des vapeurs condensées.

Après avoir extrait le phlegme, l'esprit et l'huile du gaïac, il ne reste plus à l'opérateur qu'à d'extraire les deux derniers principes du charbon de gayac qui reste au fond de la cornue. Classiquement il calcine, lessive à l'eau et filtre pour séparer le sel de la terre. Et de conclure « On peut tirer de cette manière les cinq substances de tous les végétaux » (p. 499). Par cette technique de séparation, les chimistes pensaient être en mesure de réduire tout mixte en ses constituants.

Ces définitions opératoires permettaient certes de définir grosso modo les produits de la distillation (ou de la sublimation, pyrolyse), tirés de substances qui s'y prêtaient facilement, comme les végétaux et les animaux. « On trouve aisément, les cinq principes dans les animaux et les végétaux, mais on ne les rencontre pas avec la même facilité dans les minéraux » (Cours[4], p. 6), dit-il.

Mais peut-on vraiment généraliser cette procédure d'analyse chimique ? Car que faire avec des substances naturelles comme les métaux (or, argent, plomb, cuivre, mercure…) non distillables d'emblée ? Comment les catégoriser ? Lémery reconnait qu'on n'a « jamais tiré aucune substance de l'or, ni de l'argent qui puisse être appelé sel, ou soufre, ou mercure ». Comme on ne parvient pas à résoudre les métaux en substances plus simples, il considère le corpuscule métallique comme un être primitif[3].

Lémery et les chimistes avant lui se sont alors attelés à attaquer les métaux par des acides (eau régale [ac. nitrique + chlorhydrique], esprit de nitre (HNO₃), vinaigre distillé…) afin d'obtenir des solutions qu'ils faisaient évaporer pour essayer d'en tirer des cristaux ou des précipités. Ils obtenaient ainsi des crystaux d'argent ou vitriol de Lune (nitrate d'argent cristallisé AgNO₃), du sel de Saturne (acétate de plomb), du vitriol de cuivre (nitrate de cuivre II) ou du sublimé corrosif (HgCl₂). Les définitions opératoires standard ne s'appliquant pas, ils parlaient parfois de sel (en utilisant sa propriété caractéristique de cristallisation) ou de vitriol (en raison de l'utilisation de certains acides) ou de sublimé (en raison de l'utilisation de la technique de sublimation). Dans les multiples préparations que Lémery fait à partir de l'antimoine naturel, il obtient du foie d'antimoine (SbO₃), du magistère d'antimoine, des fleurs d'antimoine (SbCl₃), de la neige d'antimoine etc., autant de dénominations traditionnelles qui trahissent l'incapacité d'obtenir une définition par la théorie des Cinq principes.

Quelles dénominations chimiques donner à des produits naturels comme le nitre ou salpêtre, le sel marin ou le sel armoniac (chlorure d'ammonium, venant de Libye, du « sel volatil de l'urine des Chameaux » dit Lémery) ? Là encore, pas de définitions opératoires possibles, mais la dénomination ne peut se faire que sur la base de propriétés substantielles (volatilité, cristallisable) ou en recourant à des termes fixés par l'usage.

Lémery perçoit les difficultés méthodologiques et n’emploie plus le terme de « résolution des mixtes » en ses composants élémentaires (ou principes) qui était utilisé par les chimistes du début du siècle. Il abandonne la visée de réduire les mixtes en leurs éléments ultimes qui avait pourtant retenu toute l’attention des chimistes de la génération précédente. Comme ses prédécesseurs, il est conscient des difficultés soulevées par la théorie des Cinq principes, mais contrairement à ceux-ci, il ne va ni chercher à les surmonter en affinant les définitions (comme Étienne de Clave), ni y remédier par des spéculations philosophiques sur l'Esprit universel, le premier principe et l'unique semence de toutes choses (comme Nicaise Le Febvre), ni rejeter la théorie sans rien proposer à la place (comme Robert Boyle[n 7]). Le développement des connaissances empiriques lui semble un préalable nécessaire à toute construction théorique plus solide.

La définition opératoire des principes ne peut s'appliquer à toutes les substances et ne garantit en effet pas la cohérence de l'ensemble ou le caractère élémentaires et irréductibles des principes. Conscient de ces difficultés, il remarque lucidement :

Remarques sur les Principes. Le nom de Principe en Chymie ne doit pas être pris dans une signification tout à fait exacte; car les substances à qui l'on a donné ce nom, ne sont principes qu'à notre égard, & qu'en tant que nous ne pouvons point aller plus avant dans la division des corps; mais on comprend bien que ces principes sont encore divisibles en une infinité de parties, qui pourraient à plus juste titre être appelées Principe. On n'entend donc par Principes de Chymie que des substances séparées & divisées autant que nos faibles efforts en sont capables : comme la Chymie est une Science démonstrative, elle ne reçoit pour fondement que celui qui lui est palpable & démonstratif. (Cours[4], 1757, p. 4-5)

Lémery ne rejette donc pas la doctrine des Principes, mais il l'utilise comme un outil de travail opératoire[13], à défaut de mieux. Sans avoir encore une vision claire des différences entre corps simples, corps composés et mélanges, la doctrine des Principes lui offre une hypothèse heuristique[n 8] sur les « corps mixtes » vus comme des composés d'éléments plus simples extractables par des opérations de laboratoire. Les cinq catégories « esprit, huile, sel, eau, terre » lui servent à dénommer les produits obtenus successivement au cours des étapes de la distillation. Ces produits sont eux-mêmes décomposables et ne sont donc pas des corps simples irréductibles. Les cinq Principes désignent plutôt implicitement cinq classes d'espèces chimiques, caractérisables par leurs méthodes d’obtention et quelques caractéristiques physico-chimiques. Mais même avec ces restrictions, Lémery relève de nombreuses incohérences dans les dénominations, issues d'une histoire terminologique tortueuse.

« Fourneau pour distiller par le réfrigérant » (alambic utilisé par Lémery)
L cucurbite de cuivre, le tuyau d'évacuation N des vapeurs passe à travers un tonneau d'eau fraîche pour les condenser en un liquide, récupéré dans le récipient O.

Prenons l'exemple de la distillation du vin (Cours[4], p. 562-565) : Après avoir rempli une cucurbite de cuivre de vin, on distille « à petit feu environ la quatrième partie de l'humidité [le liquide de la cucurbite], jusqu'à ce que la liqueur qui distillera [coulera] ne s'enflamme plus quand on la présente au feu, ce qui se trouvera dans le récipient est appelé Eau-de-vie ». Celle-ci est « un esprit de vin rempli d'un phlegme qu'il a entraîné dans la distillation; cet esprit monte toujours le premier et ainsi on sait qu'il n'en reste plus dans la cucurbite, quand la liqueur qui distille [coule] n'est plus inflammable ». La dénomination d'esprit (de vin) est conforme à la conception qui veut que l'Esprit sorte avant l'Huile, mais cet esprit est aussi inflammable, et il a donc la caractéristique définitoire de l'Huile ! Pour concilier les deux, il parle « d'esprit sulfureux » (car Soufre=Huile, deuxième principe). Pour lui, l’esprit inflammable du vin n’est donc autre chose qu’une huile exaltée par des sels.

Parmi les multiples incohérences terminologiques, il signale entre-autres qu'il existe trois sortes d'esprit (Cours p. 7) :

• l'esprit des animaux, comme l'esprit de corne de cerf qui n'est qu'un sel volatil résous [transformé] par un peu de phlegme ;
• l'esprit ardent des végétaux, comme l'esprit-de-vin [éthanol] (ou l'esprit de romarin) qui n'est qu'une huile exaltée ou un « esprit volatil » ;
• l'esprit acide, comme l'esprit de vinaigre [acide acétique] qui n'est qu'un sel fluide.

ou bien p. 468 sur la combustion du soufre, où on obtient de l'esprit de soufre [SO₂] qu'on appelle huile de soufre, comme on appelle l'esprit caustique de vitriol huile de vitriol. Lémery observant que ces Esprits ne sont que des Sels, des Huiles et du Phlegme « de sorte que l'esprit ou le mercure des Chymistes est une chimère qui ne sert qu'a embrouiller les Esprits, & à rendre la Chymie difficile à comprendre » (p. 8). Lémery annonce la mort du principe Mercure; le terme d'Esprit demeurera, mais désignera dorénavant un Sel (Franckowiak[16], 2002). Le principe salin est de loin le plus capital dans sa théorie.

Les dénominations erronées peuvent venir d'un terme ancien fixé par l'usage, d'un terme adopté trop hâtivement sur la base d'une observation superficielle ou plus grave, d'une incohérence du système définitoire des Principes, associant propriétés opératoires et propriétés substantielles. Comme beaucoup des chimistes qui l'ont précédé, Lémery est conscient du caractère problématique de la théorie des Cinq principes mais à la différence de ceux-ci, il ne cherche pas à l'améliorer. La terminologie chimique de l'époque est basée sur cette théorie et on ne pouvait donc s'en passer avant que de Morveau, Lavoisier, Berthollet et de Fourcroy ne proposent une réforme radicale de la nomenclature chimique un siècle plus tard (Méthode de Nomenclature chimique, 1787). Il ne sert manifestement à rien de vouloir « changer un nom qui a été attaché à ces liqueurs depuis si longtemps », tant que suffisamment de connaissances empiriques n'ont été assemblées pour permettre l'émergence d'une nouvelle théorie de la matière cohérente.

Lémery ne recourt aussi qu'à bon escient aux explications des propriétés des substances par leur composition en principes, sans être prisonnier « de l'opinion des Chymistes ordinaires, qui croyant expliquer tous les événements de la nature par leurs principes qu'ils accumulent à leur mode, [et] rejettent comme ridicule tout ce qui ne s'accorde pas à leur sentiment » (Cours p. 629). Par exemple chapitre XVI Du Nitre ou Salpêtre, il indique page 369 que quand on jette du salpêtre sur du feu, il s’élève une flamme violente. Certains chimistes en ont tiré qu’il contenait du Soufre, puisque le Soufre (ou Huile) est le seul principe qui s’enflamme mais « s’ils eussent suspendu leur jugement jusqu’à ce qu’ils eussent fait davantage d’expériences…ils auraient eu sujet de douter qu'il est entré quelque portion de soufre dans la composition de ce sel…Pour ce qui est du soufre qu’on veut que le salpêtre contienne, on ne peut le démontrer par quelques opérations que ce soit » (p. 369).

On peut comprendre rétrospectivement que les limites de la théorie des principes tiennent avant tout aux limites des techniques d'analyse chimiques de séparation (par distillation, sublimation) grâce auxquelles elle s'était imaginée pouvoir résoudre tous les mixtes en leurs constituants principiels.

Lémery peut aussi être induit en erreur quand il reprend sans examen la théorie des mixtes de ses prédécesseurs. Ainsi avec les métaux les plus facilement oxydable comme l'étain, le plomb ou le fer que l'action du feu réduit en « chaux » à l'air libre[3]. Il indique que « Le Plomb est un métal rempli de soufre, ou d'une terre bitumeuse qui le rend mollasse et fort pliant; il y a apparence qu'il contient aussi du mercure » (Cours, p. 90). En calcinant le plomb au feu de réverbère (à haute température), il obtient une poudre rouge, appelée minium (tétroxyde de plomb, Pb₃O₄). Et il est fort surpris, d'observer que ce métal qu'il considère être un mixte, une fois calciné pèse plus lourd qu'avant calcination. Au lieu de se décomposer, il prend du poids : « quoique par l'action du feu, il dissipe des parties sulfureuses ou volatiles qui le doivent faire diminuer en pesanteur, néanmoins…il pèse davantage » (Cours, p. 92). Il préfère imaginer que des « corpuscules de feu » s'insinuent dans les pores du plomb pour l'alourdir. À la fin du XVIII^e siècle, Lavoisier montrera que l'augmentation du poids du métal tient au fait que le métal fixe de l'oxygène.

Depuis le XII^e siècle, les apothicaires Européens distillaient les plantes médicinales et quelques produits organiques pour en extraire la partie la plus subtile et pure, la seule thérapeutiquement efficace à leurs yeux. Le traitement de la matière médicale par les techniques alchimiques prit de l'ampleur au XVI^e siècle avec une plus large diffusion des savoirs techniques permis par l'invention de l'imprimerie. L'impact de la pensée de Paracelse, par le biais de la théorie des Trois principes (mercure, soufre et sel) infléchit nettement l'évolution des études alchimiques du XVII^e siècle. De plus en plus d'apothicaires-alchimistes et de médecins paracelsiens (iatrochimistes) cherchèrent à asseoir les fondements de l'alchimie sur une théorie de la matière. C'est dans cette communauté que s'opéra la séparation de la chimie d'abord de l'alchimie puis de la pharmacologie.

Le processus de séparation entre la chimie et l'alchimie transmutatoire était en marche, il allait durer près d'un siècle, de 1620 à 1720 selon Didier Kahn[22]. Pour Étienne de Clave (1587-1645), l'alchimie se limite au perfectionnement des métaux, tandis que la chimie, s'intéresse plus généralement à purifier, non seulement les métaux mais aussi les plantes, les animaux et les hommes. Les chimistes du début du XVII^e siècle ne nient pas la possibilité de la transmutation des métaux « vils » en or, ils élargissent seulement leur discipline vers la connaissance du monde matériel, par le moyen de la résolution des mixtes en leurs principes. La chimie devient indissociable d'une philosophie naturelle étendue non seulement au monde minéral, mais aussi à la nature tout entière[22]. C'est à partir de cette chimie des principes dont les insuffisances sont mises en évidence par Lémery, que se prépare les nouvelles approches corpusculaires et mécanistes.

Le botaniste Guy de la Brosse (1586-1641), est un des premiers à mener la charge contre l'alchimie transmutatoire. Dans son traité De la nature, vertu & utilité des plantes en 1628, donne le sobriquet d'« oiseau d'Hermès » par dérision à la pierre philosophale et affirme que la chimie est si dissemblable de la recherche de la pierre philosophale qu'elle peut s'en séparer[22].

Lémery, dans le premier chapitre du Cours de chymie sur l'or, expose en termes très neutres les objectifs des alchimistes. Puis il porte une condamnation morale impitoyable de leur « désir âpre de devenir riches », de leurs mensonges et de leur malhonnêteté. Ils font « des tours de passe-passe » pour escroquer des naïfs. Ils vendent très cher pour de « l'or potable » ce « qui n'est qu'une teinture de végétal ou de minéral dont la couleur approche celle de l'or » (Cours, p. 44). Il montre aussi « que ce qu'on entend par or potable n'est qu'une chimère ». En chimiste expérimenté, il donne tous les moyens pour déjouer les malversations alchimistes. « Je pourrais rapporter encore plusieurs autres subtilités des Alchimistes, par lesquelles ils n'engagent que trop souvent ceux qui ont de l'argent à travailler avec eux, mais je serais trop long sur cette matière. Je ne l'ai touché qu'en passant, pour tâcher de désabuser ceux qui sont préoccupés de la transmutation des métaux » (Cours, p. 45).

Lémery reconnait qu'il peut toutefois exister des alchimistes honnêtes, cherchant sincèrement la pierre philosophale. Il se désole alors de les voir perdre leur vie dans une quête totalement vaine. « Mais ce qui est le plus déplorable, c'est qu'on voit beaucoup de ces Alchimistes qui, après avoir consommé les plus beaux de leurs ans dans cette sorte de travail, où ils se sont opiniâtrement obstinés, et y avoir dépensé tout leur bien, se voient pour récompense réduits à la pauvreté » (p. 43).

Dans le contexte religieux du XVII^e siècle, un mouvement anti-astrologique prend forme. Pour lutter contre les idées de la Réforme, les Jésuites mettent en avant le thème de la prédestination et du libre-arbitre. Sont condamnés indistinctement toutes les formes de prédestinations, en mêlant pêle-mêle les astrologues, les calvinistes et les libertins[23].

Lémery va participer au mouvement de rejet de l'astrologie, mais en se tenant à distance de toute considération théologique, comme à son habitude.

« Les Astrologues ont prétendu qu'il y avait une si grande affinité et tant de correspondance entre les sept métaux dont nous venons de parler et les sept planètes, que rien ne se passait dans les uns que les autres n'y prissent part; ils ont cru que cette correspondance se faisait par le moyen d'une infinité de petits corps qui partent de la planète et du métal… Pour ces raisons, ils ont donné à ces sept métaux le nom des sept planètes qui les gouvernent en leur particulier, et ils ont appelé l'Or Soleil, l'Argent Lune, le Fer Mars, le vif-Argent Mercure, l'Étain Jupiter, le Cuivre Vénus et le Plomb Saturne » (Cours, p. 40).

C'est le Lémery chimiste expérimentateur, n'acceptant que les jugements soutenus par les sens, qui juge les astrologues.

« Il n'est pas difficile de voir que tout ce que nous venons de rapporter des influences est très mal fondé, puisqu’il n'y a personne qui ait vu d'assez près les planètes pour savoir si elles sont de même nature que les métaux, ni qui ait aperçu qu'il en sorte aucun corps qui tombe sur terre.
[…] il n'y a rien qui confirme leur opinion et nous reconnaissons tous les jours que les facultés qu'ils attribuent aux planètes et aux métaux sont fausses. Les métaux, à la vérité, nous servent dans la Médecine et nous en retirons de bons remèdes, comme nous dirons par la suite, mais leurs effets se peuvent mieux expliquer par des causes prochaines que par celles des astres » (Cours, p. 40).

On ne peut afficher une rupture plus radicale avec la pensée magique de la Renaissance et la théorie des correspondances que Paracelse avait associée à ses idées novatrices de la spagyrie.