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Des quatre éléments naturels au concept d'élément chimique

Au commencement de la chimie, l'homme, qui se croit à l'écoute des choses, déchiffre les qualités sensibles qu'il rencontre – c'est-à-dire invente – dans l'expérience de la matière. La connaître, c'est nommer ses variétés, mais aussi les inscrire dans un ordre cosmologique. L'évidence des traits manifestes les a d'abord fait tenir pour essentiels ; d'où l'antique distinction des quatre éléments, la terre, l'eau, l'air et le feu, inscrits dans l'ordre sensoriel ; quatre éléments qui ont leur lieu naturel et qui, par leur combinaison dans l'imaginaire cosmique, suffisent à faire un monde.

Mais, dans les vues de la « préchimie », ces éléments supportent davantage des conflits de principes et des échanges de propriétés que des transactions effectives de matières ; symboles de caractères sensibles, référés à des actions cosmiques, plus qu'identités inaliénables de substances. Dès lors, les agents chimiques sont plutôt des donateurs de propriétés et des révélateurs de puissances que des individus matériels.

Il faut peut-être attendre Jungius, puis, surtout, en 1664, le Sceptical Chymist de Boyle pour trouver une définition générique satisfaisante de l'élément, rapportée à une nécessaire rationalité instrumentale. Boyle attribue justement la qualité élémentaire à tout corps indécomposable. C'est la technique qui définit l'élément, à la limite de l'analyse. Mais cette conception correcte demeure longtemps sans effet, tant sont impérieuses les images primitives de la quaternité élémentaire, comme le prouvent les assertions de Macquer, en plein xviiie siècle, dans l'un des ouvrages réputés de la littérature chimique, le Dictionnaire de chymie (1766) : il déclare, tout comme Boyle cent ans plus tôt, qu'« on donne en chymie le nom d'élémens aux corps qui sont d'une telle simplicité que tous les efforts de l'art sont insuffisants pour les décomposer, et même pour leur causer aucune espèce d'altération ; et qui [...] entrent comme [...] parties constituantes dans les combinations des autres corps, qu'on nomme pour cette raison, corps composés ». Mais il conserve le système traditionnel : « Les corps auxquels on a reconnu cette simplicité sont le feu, l'air, l'eau et la terre la plus pure ; parce qu'en effet les analyses, les plus complètes et les plus exactes qu'ont ait pu faire jusqu'à présent, n'ont jamais produit autre chose, en dernier ressort, que les unes ou les autres de ces quatre substances, ou toutes les quatre suivant la nature des corps qui ont été décomposés. » C'est véritablement par constance d'habitude doctrinale que, dans les « derniers ressorts » de ses analyses, ce bon chimiste ne reconnaissait pas les différences spécifiques qui lui auraient permis de rompre la détermination formelle des quatre éléments et de mettre à l'épreuve l'hypothèse qu'il formulait de leur caractère composite : « Il est très possible que ces substances, quoique réputées simples, ne le soient pas, qu'elles soient même très composées... » Il y avait là un grand obstacle théorique qui ne sera définitivement surmonté que par Cavendish et par Lavoisier.

Robert Boyle

Photographie : Robert Boyle

Le physicien, chimiste et philosophe britannique d'origine irlandaise Robert Boyle (1627-1691). 

Crédits : Oxford Science Archive/ Print Collector/ Getty Images

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Il est bien significatif, à ce sujet, que des chimistes aussi attentifs que Hales ou Priestley, quand ils isolent et manipulent différents gaz, y voient difficilement des espèces matérielles individuées et les considèrent d'emblée comme des altérations ou des corruptions de l'élément air.

Il ne faudrait pas s'imaginer, toutefois, que la défense doctrinale d'un Macquer illustre une radicale permanence de vue sur les quatre éléments. Leur association fut enrichie de distinctions dynamiques ; l'eau, l'air et le feu ont été souvent réunis en une triade active par opposition à l'élément terrestre plus ou moins passif, conformément aux suggestions de l'expérience technique. Mais au xvie siècle, on vit aussi Paracelse attribuer les pouvoirs réactifs de la matière au « mercure », au « soufre » et au « sel », c'est-à-dire à trois principes d'action qui sont en acte dans d'innombrables substances, mais qu'exhibent plus particulièrement trois corps : le mercure est le principe de la dissolution manifeste dans le vif-argent ; de même que le principe de combustibilité, le soufre philosophique, se rencontre métonymiquement dans le soufre commun.

Privilégier dans les substances matérielles des « principes », y localiser des qualités actives, c'est perpétuer la division et l'opposition des instances de la matière et de la forme. Ce ne sera qu'au terme de longs tâtonnements que les chimistes consentiront à reconnaître dans la foison obscure des corps naturels une pluralité ordonnée d'espèces matérielles élémentaires. Débrouiller la confusion des apparences, c'est développer une dialectique incessante entre la multitude des objets précis de l'observation positive et la simplification des catégories discursives.

Faut-il rappeler, pour donner la mesure de cette mise en ordre, aujourd'hui scolaire, qu'il ne s'agissait rien moins, aux débuts de la chimie, que d'attribuer le même statut théorique et le même mode d'existence à des corps purs, comme l'or, presque inerte, à des métaux altérables comme le fer et le cuivre, aux « métalloïdes » comme le carbone des charbons impurs, comme le soufre qui cristallise parfois, comme le phosphore variable, à des gaz enfin, si malaisés à identifier de prime abord dans la multitude des « esprits » ? Pour parvenir aux claires conceptions postlavoisiennes, il convenait justement de discerner l'individualité composite de gaz si proches, en apparence, de gaz élémentaires, reconnaître encore dans l'eau, considérée universellement par intuition comme première, une combinaison de deux gaz, et renoncer à voir dans le « calorique » un élément que Lavoisier lui-même conserve dans son système, puisque notre oxygène substantiel se composait pour lui de l'union du « principe oxygène » et du « calorique ».

En chimie, le simple n'est pas donné, mais conquis, comme le produit d'une technique d'homogénéisation tenace. Le développement de la chimie s'est articulé autour d'un retournement principiel, le renoncement aux injonctions des simplicités « naturelles » constitutives de l'apparence, au profit de simplicités artificielles d'essence phénoménotechnique.

C'est au xviiie siècle que s'amorce décisivement cette mutation dans l'étude difficile des gaz et dans l'interprétation des phénomènes de combustion.

Laboratoire de chimie au XVIIIe siècle

Photographie : Laboratoire de chimie au XVIIIe siècle

Laboratoire de chimie, en 1747. 

Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

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Laboratoire de chimie au XVIIIe siècle

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Pour citer l’article

Élisabeth GORDON, Jacques GUILLERME, Raymond MAUREL, « CHIMIE - Histoire », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/chimie-histoire/