Petite histoire illustrée de la représentation moderne en chimie - Plan de la conférence - CultureSciencesChimie

Conférence : Petite histoire illustrée de la notation moderne en chimie

Cette conférence a été donnée par Clotilde Policar, Maître de conférence à l'Université Paris XI, Orsay en mai 2006 dans le cadre d'un stage de formation des enseignants de chimie en classes préparatoires à l'École normale supérieure les 15 et 16 mai 2006. Elle a été filmée et mise en ligne par la cellule diffusion des savoirs de l'ENS.

Petite histoire illustrée de la représentation moderne en chimie : lien vers les enregistrements audio et vidéo avec documents d'accompagnement de la conférence.

CultureSciences-Chimie vous propose le plan de la conférence et sa chronologie ainsi qu'une bibliographie et des liens externes pour en savoir plus.

Plan de la conférence

Introduction

00:00 – 02:00 Introduction : le cours d’histoire des sciences de l’université Paris XI.

02:00 – 02:40 Qu’est ce qu’une molécule ? « Un objet doté d’une forme… ».

02:40 – 03:45 Premières représentations des structures de la matière.

03:45 – 05:40 Plan de la présentation.

1. Atomes et molécules : des concepts qui ne vont pas de soi

1.1. La matière est elle discrète ou continue ?

05:40 – 07:30 Représentation aristotélicienne : la matière continue.

07:30 – 08:30 Les atomistes : la matière discrète.

08:30 – 12:30 Le de rerum natura de Lucrèce.

12:30 – 13:15 Description continue chez les alchimistes vs description discrète pour les physiciens.

13:15 – 14:55 La chimie se définit par opposition à deux sciences : la science du vivant et la physique.

14:55 – 16:30 Les particules élémentaires : objets continus dotés de forme.

16:30 – 17:50 « Particules élémentaires », « molécules »… des termes au sens trompeur

1.2. Où J. Proust pèse les réactifs et les produits

17:50 – 19:10 « Une substance donnée, pure, a toujours la même composition massique, quel que soit son mode de préparation. »

19:10 – 21:10 Les preuves.

21:10 – 22:30 Lavoisier et l’erreur expérimentale.

22:30 – 22:55 La réciproque est-elle vraie ?

1.3. Où Dalton mesure les poids atomiques

22:55 – 25:50 Un physicien s’attaque aux mesures de masse.

25:50 – 29:40 Le raisonnement de Dalton : postulat de la composition des binaires – origine des masses.

1.4. Où Gay-Lussac mesure des volumes et Berzélius pèse les oxydes

29:40 – 30:40 Gay-Lussac corrige la composition de l’eau erronée de Dalton.

30:40 – 32:45 Multiplication des échelles de masse.

32:45 – 33:50 Querelle équivalents-atomes : les équivalents sont des masses macroscopiques (aucune interprétation microscopique).

33:50 – 36:40 Les failles de la description atomique. Nécessité d’introduire une structuration interne : les molécules.

1.5. Les molécules comme des chapelets

36:40 – 38:30 Découverte en 1824 de deux composés de même composition massique aux propriétés différentes.

38:30 – 39:30 L’idée émerge en 1830 que l’ordre des agencement des atomes doit être important.

39:30 – 41:30 Premières théories de constitution. La théorie des radicaux : des groupes d’atomes sont transférés en bloc dans les synthèses. La théorie des noyaux, des types, des séries homologues.

41:30 – 41:30 Kekulé propose un carbone tétravalent.

42:40 – 44:00 L’évolution de la chimie de synthèse impose le développement d’outils de représentation efficaces.

1.6. Où l’on dessine des formules structurales sans le savoir

44:00 – 46:30 Formules de Kekulé, Couper, Loschmidt, Crum-Brown.

46:30 – 47:30 Hofmann propose les modèles « croquet-ball ».

2. Les molécules en 3D…

Les cristallographes proposent une représentation tridimensionnelles des briques élémentaires de la matière.

2.1. Où Mitscherlich spécule sur les cristaux…

47:30 – 50:20 Loi de l’isomorphisme.

2.2. Où Pasteur trie les cristaux de tartrate et imagine les molécules comme des objets…

50:20 – 52:20 L'acide tartrique.

52:20 – 54:10 Pasteur décide de trier les cristaux d’acide tartrique et paratartrique.

54:10 – 55:45 La chance de Pasteur.

55:45 – 57:10 Pasteur pressent le lien entre la dissymétrie cristalline et la dissymétrie moléculaire mais ne va pas plus loin.

2.3. Où Le Bel et van’t Hoff construisent des tétraèdres…

57:10 – 1:00:35 Le Bel et van’t Hoff proposent un carbone tétraédrique pour rendre compte du nombre d’isomères de certains composés. Cette proposition soulève une opposition forte.

2.4. Les succès de la représentation tridimensionnelle

1:00:35 – 1:03:00 Description des sucres par Fischer et des complexes du cobalt III par Werner.

1:03:00 – 1:04:20 Fischer montre la corrélation entre l’hydrolyse des sucres et leur géométrie. La représentation tridimensionnelle a donc un sens.

1:04:20 – 1:06:30 Modèle de réactivité clé-serrure.

3. Au XXe siècle

1:06:30 – 1:08:30 Modèle de la double hélice de l’ADN. Structure de la myoglobine.

1:08:30 – 1:09:20 La représentation de la molécule n’est pas neutre.

Formule chimique et molécule

1:09:20 – 1:13:20 La représentation ne donne pas toutes les informations indispensables à la prévision de la réactivité (énergie…)

1:13:20 – 1:14:10 « Ceci n’est pas une molécule… » La représentation présente une limitation intinsèque.

4. Bibliographie

• A. J. Ihde, The development of modern chemistry, Dover Inc, New York, 1964.

• B. Bensaude-Vincent et C. Kounélis, Les atomes, une anthologie historique, textes choisis présentés et annotés, Press pocket, Paris, 1991.

• H. Kubbinga, L’histoire du concept de molécule, Paris Springer, 2001

• C. Policar, Penser et voir en trois dimension, un saut épistémologique en chimie, in Symétries dir. M. Siksou, Lavoisier, Paris 2005, pp. 57-91.

• P. J. Ramberg, Chemical structure spatial arragement. The early history of stereochemistry (1874-1914), Ashgate Publishing Cie, 2003.

• E. Fischer, Synthesis in the purine and sugar groups, conférence du prix Nobel, 1902.

• R. Hoffmann, P. Laszlo, Representation ion chemistry, Angew. Chemie, Int. Ed. Engl., 1991, 30, 1-112.