GAZ ANALYSE DES

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Historique et évolution de la gazométrie

Jusqu'à la fin du xviie siècle, on ne se préoccupait pas de recueillir les gaz qui se produisaient au cours des réactions chimiques. Tous les gaz étaient alors confondus avec l'air, l'un des quatre éléments des alchimistes. Ceux-ci imaginaient-ils qu'il puisse exister d'autres fluides aériformes que l'air ? L'Anglais Robert Boyle (1627-1691), qui, indépendamment de Edme Mariotte (1620 env.-1684), a découvert la loi de compression isotherme des gaz et a effectué certains de ses essais sur de l'hydrogène préparé en tant que fluide aériforme, ne semble nullement s'être soucié de sa nature ni avoir cherché à le comparer à l'air.

Pourtant, en 1674, l'Anglais John Mayow (1641-1679), qui étudia la respiration, avait peine à croire que le gaz obtenu par action de l'huile de vitriol sur des globules de fer soit de l'air véritable. Mais Mayow mourut quelques années plus tard, et certains auteurs estiment que cette mort prématurée a retardé de cent ans l'avènement de la chimie moderne.

Les difficultés inhérentes à la manipulation des gaz, et notamment à leur récolte, expliquent ce retard.

C'est apparemment le dioxyde de carbone que l'on considéra en premier comme un fluide distinct de l'air, et ce serait pour le désigner que Johannes Baptista van Helmont (1579-1644) aurait utilisé le mot « gaz », dérivant du mot flamand gest, qui signifie esprit. Après van Helmont, qui recueillait le gaz dans une vessie adaptée au col du matras dans lequel se produisait le dégagement gazeux, divers expérimentateurs perfectionnent cette façon d'opérer, mais c'est l'Anglais Stephen Hales (1677-1761) qui a mis au point l'appareil classique : cornue, tube à dégagement et éprouvette retournée sur une cuve à eau. Dès lors, certains gaz sont isolés et caractérisés, notamment par Joseph Priestley (1733-1804) qui, le premier, eut l'idée de les recueillir sur du mercure (HCl, NH3, N2O, NO, SO2).

Malgré ces découvertes, la gazométrie n'était pas encore née. Elle doit son existence à Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) qui a non seulement précisé la notion de gaz, encore très vague, et ne s'est pas contenté de perfectionner les méthodes de manipulation déjà pratiquées, mais qui a également créé par ses nombreuses expériences, dont certaines sont demeurées célèbres (analyse de l'air par exemple), la chimie pneumatique.

Dans son Traité élémentaire de chimie (1789), Lavoisier a consacré à la gazométrie un chapitre dans lequel il décrit les divers appareils qu'il a inventés, mais aussi la manière de séparer les gaz les uns des autres.

Tandis que les travaux de John Dalton, Joseph Gay-Lussac, Henri Régnault, Jean-Baptiste Dumas et Amedeo Avogadro contribuaient au développement de la chimie des gaz, la méthode d'analyse sur la cuve à mercure était perfectionnée, notamment par Robert Bunsen, à qui l'on doit le premier traité entièrement consacré à la manipulation et à l'analyse des gaz (1857). Cette méthode continua à se développer avec Jean Ogier, Marcellin Berthelot, Henri Moissan, Camille Matignon et Paul Lebeau ; ce dernier, en la combinant à la technique du vide et à diverses méthodes physiques, lui donna assez de souplesse pour qu'elle permette de résoudre la plupart des problèmes.

John Dalton

Photographie : John Dalton

Le chimiste et physicien britannique John Dalton (1766 - 1844). 

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Robert Bunsen

Photographie : Robert Bunsen

Le chimiste et physicien allemand Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899). 

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À l'étranger, par contre, on a substitué à cette méthode celle de Hempel utilisant des burettes.

On comprit rapidement l'intérêt que l'industrie pouvait tirer de l'analyse des gaz à condition d'adapter ses méthodes à la pratique industrielle. Dès 1875, Orsat propose un appareil portatif, encore utilisé aujourd'hui, permettant d'analyser les gaz de combustion par absorption et combustion, tandis que Clemens Winkler rédige en 1876 le premier ouvrage consacré à l'analyse industrielle des gaz.

L'industrie moderne exigeait toutefois des méthodes continues qui ont pu être mises au point en se fondant sur les propriétés physiques des gaz ; c'est ainsi que s'est développée l'analyse instrumentale, dont l'essor a permis de contrôler, puis de régulariser et d'automatiser, la plupart des procédés de l'industrie chimique.

Alors que les analyses gazométriques, souvent opérées sur quelques centilitres de gaz seulement, constituaient en fait des microméthodes, il est apparu nécessaire, d'abord en physiologie végétale, puis en chimie biologique, de même que pour l'analyse des gaz extraits des métaux ou des verres, de travailler sur quelques microlitres de gaz : une microanalyse des gaz s'est ainsi développée ; elle a trouvé récemment un puissant secours avec la spectrométrie de masse.

Le dosage de traces d'un gaz dans une atmosphère a donné également lieu à la mise au point de nombreuses techniques, auxquelles la lutte contre la pollution communique un surcroît d'intérêt. Notons toutefois que, mis à part l'emploi des tubes de gels imprégnés, qui lui est propre, elle met de plus en plus à profit la plupart des méthodes gazométriques courantes dont les domaines de mesure s'étendent très souvent du pour-cent au millionième (p.p.m.), et même au milliardième (p.p.b.).

La chromatographie, méthode générale d'analyse introduite en 1952 et dont le développement a été spectaculaire, illustre bien cela. Elle permet en effet d'effectuer la plupart des dosages, quelle que soit la teneur des constituants, à condition toutefois de les séparer sur une colonne convenable, puis de les identifier par une méthode adéquate, ce qui aura exigé de déterminer au préalable les conditions opératoires appropriées.

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  • : ingénieur de l'École supérieure de physique et chimie industrielles, professeur honoraire de l'université de Paris-XI

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Pour citer l’article

Henri GUÉRIN, « GAZ ANALYSE DES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/analyse-des-gaz/