La composition de l’air … Une longue histoire !



En quelques étapes, tu découvriras ici les personnages historiques qui ont permis , au cours de temps, de connaître la composition de l’air.

Une intuition … les molécules

Démocrite

En observant l’usure des objets, Démocrite (né vers -460 à Abdère et mort en -370) a l’intuition que la matière, qui compose tout ce qui nous entoure, est constituée de petites particules (les molécules).

Les quatre éléments (Antiquité)

Aristote

Aristote, à la même époque, ne croit pas à la théorie de Démocrite, sur l’existence des particules car il ne pouvaient les voir. Pour lui et d’autres philosophes de cette époque, la matière est composée de quatre substances primordiales: la terre, l’eau, l’air et le feu.
Cette théorie traversa les siècles jusqu’au XVIIIè s., sans doute parce qu’elle collait bien avec les observations des chercheurs de l’époque sur les « quatre » états de la matière: solide, liquide, gazeux et… incandescent. Le feu, qui pourtant transforme la matière, fait évaporer l’eau, consumer le bois, fondre les métaux était considéré comme un élément simple.

Des médecins qui ne manquaient pas d’air (Début du XVIIème)

En menant des expériences sur les combustions, deux médecins font avancer les connaissances sur l’air.
Jean Rey  affirme que lorsque l’on brûle un métal, le poids de ce métal est « augmenté » parce que de l’air  » épaissi  » s’attache au métal.
A Bruxelles, Jean-Baptiste Van Helmont découvre aussi que lorsqu’une chandelle brûle dans un bocal clos, le volume d’air enfermé diminue.

L’air fait vivre (1658)

Robert Boyle

Quelques oiseaux et souris paient de leur vie les découvertes du grand savant anglais Robert Boyle: grâce à une pompe à vide que vient d’être inventée, Boyle fait le vide dans des récipients et constate que, sans air, le feu s’éteint, l’animal meurt. Dans un récipient fermé, il constate qu’une partie seulement de l’air est respiration, et que dans l’air restant la bougie s’éteint, comme dans le vide. Il existerait plusieurs sortes d’« air » puisque l’un attise le feu quand l’autre l’éteint.

A plein gaz (1756-1774)

Durant le siècle des Lumières, la science est à la mode et nombre d’honnêtes hommes se livrent à des expérimentations dans leurs labos personnels, munis d’instruments de mesure de plus en plus perfectionnés. Une brochette de Britanniques multiplie les trouvailles.

En 1756, Joseph Black, un jeune Écossais, chauffe un morceau de craie et montre l’existence d’un gaz qu’il appelle « l’air fixé ». Il s’agit, en fait, du dioxyde de carbone.

Henry Cavendish

En 1765, l’aristocrate anglais Henry Cavendish découvre l’« air inflammable » (du dihydrogène) en versant de l’acide chlorhydrique sur du fer.

Puis le pasteur John Priestley isole une série de gaz différents, en particulier le diazote.

Le 1er août 1774, en chauffant de l’oxyde de mercure, il recueille du dioxygène. Le Suédois Karl Wilhelm Scheele fait de son côté la même découverte.

Lavoisier au centigramme près (1775)

Lavoisier

À Paris, Antoine Laurent de Lavoisier, infirmier général de son état et chimiste de génie pendant ses loisirs, suit de près les travaux des savants anglais.

Priestley vient même dîner chez lui à Paris en 1774, et raconte comment il a isolé ce drôle d’air (le dioxygène) qui avive la flamme d’une bougie. L’année suivante, Lavoisier reprend l’expérience du pasteur, pesant tous les composants. Pendant douze jours d’affilée (oui, douze !) il fait bouillir du mercure dans une cornue reliée à une cloche remplie d’air. Il recueille et pèse l’oxyde de mercure formé en surface et l’air restant sous la cloche. Dans cet « air » -du diazote-, la bougie s’éteint. Le gaz manquant (le dioxygène) s’est donc lié au mercure. Selon ses calculs, Lavoisier affirme que l’air est un mélange de gaz : du dioxygène, le « gaz vital », pour 17% et du diazote pour 83%.

Gaz rares (20ème siècle)

Les travaux de Lavoisier firent vite autorité.
Depuis, au xxè s., on a découvert en proportions infimes dans l’air atmosphérique des gaz rares (hélium, néon, argon, krypton, xénon), ainsi que des variations dans la composition de l’air en fonction de l’altitude ou du milieu atmosphérique (dioxyde d’azote, ozone et autres polluants dans les villes).

compoair


 

En classe de quatrième, nous retiendrons que l’air se compose donc de plusieurs éléments : 1/5 de dioxygène (20%) et 4/5 de diazote (80%).


Article composé à partir de la revue sciences et vie junior et de divers manuels de physique chimie quatrième.