TYPES THÉORIE DES, chimie

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Il est courant pour une théorie scientifique d'être remplacée par une théorie plus large, qui donc l'englobe. La nouvelle théorie est dotée d'une plus grande extension, et prévaut aussi par un plus grand pouvoir explicatif et une aptitude à prédire davantage de résultats, à confronter avec ceux de l'expérience. La théorie des types vient ainsi s'intercaler, dans l'histoire de la chimie, entre deux autres doctrines influentes, la théorie des radicaux qui la précéda et la théorie structurale qui lui succéda. Elle s'applique principalement aux molécules de la chimie organique, c'est-à-dire aux composés du carbone C.

En 1832, Justus von Liebig (1803-1873) et Friedrich Wöhler (1800-1882) formulèrent la théorie des radicaux, sur laquelle l'influence de la philologie germanique contemporaine est patente. Ces chimistes allemands avaient identifié, à partir des formules élémentaires révélées par l'analyse – dont le tout nouveau Kaliapparat de Liebig (1830) avait fait une routine – des invariants, à l'instar des racines des mots dans un lexique. De même qu'il existe des familles de mots (comme « sable, sabler, sablonneux, ensabler... »), il existe des familles de molécules. Ainsi, le même radical apparaît dans les molécules de formule (en notation moderne) C7H5O-H, C7H5O-OH, C7H5O-Cl, C7H5O-NH2. On dénomme cette entité commune C7H5O « radical benzoyle ». Le Français Jean-Baptiste Dumas (1800-1884) et Liebig concluaient en 1837 à l'unité de la chimie : les radicaux, simples en chimie minérale, sont composés en chimie organique. Dumas avait énoncé dès 1834 le germe de sa théorie des types. Il avait reconnu l'aptitude de l'élément chlore Cl à se substituer à l'élément hydrogène H, atome par atome, dans les molécules organiques. Par exemple, l'acide acétique, de formule C2H4O2 est transformable par l'action du dichlore Cl2 en un dérivé trichloré de composition C2HCl3O2, avec passage par les intermédiaires C2H3ClO2 et C2H2Cl2O2.

Auguste Laurent (1807-1853), qui fut assistant de Dumas avant une trop brève carrière en province (Bordeaux), remarqua alors que le remplacement d'atomes d'hydrogène par des atomes de chlore dans le naphtalène C10H8 n'en affecte guère les propriétés. Les dérivés du naphtalène constituent aussi une grande famille (1835). Laurent était un romantique dans l'âme, un révolutionnaire politique et scientifique qui ruait dans les brancards, et ses relations personnelles avec d'autres chimistes français, dont le très influent Dumas, en souffrirent.

Laurent développa davantage sa théorie des types. Les oxydes métalliques, ou chaux, M2O lui apparurent analogues à l'eau H2O, aux alcools HRO et à la potasse KHO, les sulfures métalliques M2S apparentés tant à l'acide sulfhydrique H2S qu'aux sulfures acides MHS (1846). Charles Adolphe Wurtz (1817-1884), lui aussi élève de Dumas, poursuivit la construction de la théorie des types. Ayant préparé une série de bases azotées ou amines, de formule générale RNH2, il remarqua la similarité des propriétés de la méthylamine H3CNH2 et de l'éthylamine H5C2NH2, d'une part, et de celles de l'ammoniac NH3, d'autre part (1849). L'année suivante (1850), l'Allemand August Wilhelm von Hofmann (1818-1892) développa la catégorie conceptuelle du « type ammoniac » : en font partie, outre l'ammoniac NH3, méthylamine et éthylamine, ainsi que diéthylamine (C2H5)2NH et triéthylamine (C2H5)3N. Durant les années suivantes et dès 1850-1852, le Britannique Alexander Williamson (1824-1904) identifiait, de même, un « type eau » dont faisaient partie, outre les oxydes M2O, des composés organiques comme l'éther (C2H5)2O et l'alcool butylique (C4H9)(H)O.

En 1853, le Français Charles Gerhardt (1816-1856), un personnage exalté, fougueux et dogmatique, lui aussi élève et assistant de Dumas, enfant terrible de la chimie française comme Laurent, auquel il emprunta quelques-unes de ses idées clés, proposa de fusionner en un système unitaire l'ancienne théorie des radicaux et cette nouvelle théorie des types. En cette période de l'histoire de la chimie, le positivisme ambiant était pesant. Il faisait se défier des constructions intellectuelles formelles. Le saut des observations du laboratoire, à l'échelle macroscopique, aux entités moléculaires microscopiques était si gigantesque qu'il paraissait d'une audace démesurée. Gerhardt prit donc des précautions oratoires. Il ne fallait pas conclure, écrivit-il, de l'existence d'un type, le type eau ou le type ammoniac, à celle d'un assemblage particulier des atomes ainsi rassemblés. Il refusait d'aller au delà d'une simple analogie dans les transformations subies par les molécules d'un même type. Si des radicaux méthyle, benzoyle ou naphtyle se comportent comme des invariants au cours des réactions chimiques de divers composés qui les incluent, il ne faut pas en induire, suivant Gerhardt, qu'ils sont dotés d'arrangements atomiques précis et stables.

La théorie structurale, qui s'épanouit dans les années 1850 et 1860 et qui prévaut encore aujourd'hui, montra tout au contraire que de telles entités, méthyle CH3, benzoyle C6H5CO, ou naphtyle C10H7, sont des modules de base. La chimie organique devenait dès lors un jeu de construction. À partir d'un petit nombre de tels modules, on pouvait concevoir et réaliser les édifices les plus divers. La tétravalence du carbone, nouvelle et pénétrante doctrine que Friedrich August Kekule von Stradonitz (1829-1896) énonçait en 1858, en était le grand principe unitaire.

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  • : professeur honoraire à l'École polytechnique et à l'université de Liège (Belgique)

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KEKULE VON STRADONITZ FRIEDRICH AUGUST (1829-1896)

  • Écrit par 
  • Jacques GUILLERME
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Dans le chapitre « La concaténation du carbone quadrivalent et la fin de la théorie des types »  : […] Fondée sur la capacité d'enchaînement du carbone quadrivalent, la systématisation kékuléenne des espèces organiques, mit un terme à un conflit de théories que l'on peut faire remonter aux idées de Dumas et Liebig sur les radicaux composés. En 1837, ces chimistes publièrent conjointement que la diversité des espèces organiques était réductible à une combinatoire de groupements atomiques invariables […] Lire la suite

Pour citer l’article

Pierre LASZLO, « TYPES THÉORIE DES, chimie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-types-chimie/