Louis Joseph Gay-Lussac

Saint-Léonard de Noblat (près de Limoges) 6 décembre 1778 - Paris, 9 mai 1850

Reconnu, de son vivant, comme un éminent savant, Louis Joseph Gay-Lussac est une personnalité particulièrement représentative des hommes de science de sa génération ; sa carrière illustre de manière exemplaire la professionnalisation du travail scientifique. Alors que pour Lavoisier, la chimie était encore une activité de loisir, elle devient, à l'orée du XIXe siècle, un métier rémunéré auquel on accède par l'école. Né dans une famille aisée, Gay-Lussac est l'un des premiers "produits" de l'École polytechnique. Il y entre en 1797 et a la chance de se faire remarquer par l'un de ses professeurs, le chimiste Claude Louis Berthollet. Il est ainsi introduit comme assistant à Arcueil, où Berthollet et Laplace rassemblent un petit groupe de savants qui a pris pour nom la Société d'Arcueil. Protégé par Berthollet, Gay-Lussac fait une carrière brillante : en 1806, il est élu membre de l'Académie des sciences - qu'il présidera en 1822 et 1834 - ; en 1808, il obtient la chaire de physique à la Faculté des sciences de Paris, nouvellement créée ; en 1810, il succède à Fourcroy à la chaire de chimie de l'École polytechnique. Même s'il renonce à la Sorbonne lorsqu'il obtient, en 1832, la chaire de chimie générale au Muséum d'histoire naturelle, Gay-Lussac est l'un des premiers représentants du système français de cumul des fonctions ; il fut notamment membre du Bureau consultatif des arts et manufactures (1805) et du Comité des poudres et salpêtres (1818), directeur du Bureau de garantie à l'Hôtel des monnaies (1819), élu associé à l'École de médecine (1820) ; député de Limoges en 1831, il fut réélu en 1834 et 1837. Gay-Lussac se distingue toutefois des autres chimistes-professeurs du XIXe siècle en ce qu'il n'a pas rédigé de manuel à partir de ses cours. Il a publié, en revanche, plus de cent-cinquante mémoires ou articles qui montrent l'association étroite entre physique et chimie qui s'impose dans le programme d'Arcueil, mais aussi l'orientation de la chimie vers l'analyse quantitative.

 

Alors que Lavoisier avait développé et favorisé les mesures pondérales en consacrant la balance, Gay-Lussac est le champion des mesures de volumes. Il commence ses recherches par des mesures sur la dilatation des gaz par la chaleur et définit un coefficient de dilatation (loi de Gay-Lussac, 1802). Précurseur de la météorologie, il étudie les nuages et les tensions de vapeur aux plus basses températures, construit des thermomètres et des baromètres de haute précision. Pour vérifier la constance de la composition de l'air, il effectue en 1804, grâce à l'appui du ministre de l'intérieur Chaptal, deux voyages en aérostat depuis les jardins du Conservatoire des arts et métiers et bat le record d'altitude. Puis, avec Alexandre von Humboldt, il détermine la composition volumétrique de l'eau et, en 1808, énonce une loi fondamentale de la chimie, "la loi volumétrique des combinaisons gazeuses", qui porte également son nom : "les gaz se combinent en proportions simples et l'apparente contraction de volume qu'ils éprouvent au moment de la combinaison est elle-même en relation simple avec le volume d'un des gaz au moins". Le physicien italien Amedeo Avogadro, faisant le lien entre cette loi sur les volumes et une loi analogue de proportions pondérales énoncée par John Dalton, formulera en 1811 l'hypothèse que des volumes égaux de gaz contiennent le même nombre de molécules. Mais Gay-Lussac, peu concerné par les spéculations théoriques, est d'autant moins enclin à ce genre d'hypothèses que son mentor Berthollet est hostile à l'idée de combinaisons en proportions fixes.

 

L'allégeance à Berthollet a d'ailleurs privé Gay-Lussac et son collaborateur Louis Jacques Thenard de la découverte de l'élément chlore. Leur étude de l'acide oxymuriatique les avait conduits à la conclusion que ce prétendu acide oxygéné - conformément à la théorie de Lavoisier qui fait de l'oxygène le principe acide - était en fait un corps simple. Mais Berthollet les ayant mis en garde, ils constatèrent prudemment, dans le mémoire lu à l'Académie le 27 février 1809, que cet acide devait être simple, mais que les phénomènes s'expliquaient aussi bien si on le considèrait comme un composé. Ils laissaient ainsi à Humphrey Davy la gloire d'identifier le chlore.

 

Gay-Lussac, il est vrai, n'était pas à court de découvertes : avec Thénard, il a isolé le bore, déterminé la composition du cyanogène en volume et en poids ainsi que celle d'une vingtaine de substances végétales. D'où une classification de ces substances en trois groupes suivant la proportion d'oxygène et d'hydrogène qu'elles contiennent.

 

Importants pour la chimie pure, les travaux de Gay-Lussac furent déterminants pour la chimie appliquée. En plus de ses nombreux mémoires, celui-ci a publié une centaine d'Instructions pratiques destinées aux entrepreneurs. En répandant l'usage de la burette et de la pipette, il mit au point des méthodes simples, et assez fiables, de contrôle des produits par analyse volumétrique. Ces méthodes dites de "titrage" sont spécifiques pour chaque substance : chlorométrie, alcalimétrie, sulfurométrie... Les protocoles de Gay-Lussac se répandirent dans les fabriques de soude, de potasse, de verre, etc.

 

Mais la carrière du savant montre aussi les limites de cette articulation entre chimie pure et chimie appliquée. Gay-Lussac a certes contribué au rapprochement entre science et industrie grâce à une innovation technique importante qu'il réalisa, en 1827, en tant que consultant de la manufacture Saint-Gobain : une tour, nommée "tour de Gay-Lussac", connectée à la chambre de plomb dans la production d'acide sulfurique pour récupérer les gaz nitreux, permettait de les réutiliser pour une nouvelle combustion du soufre, réduisant ainsi la consommation de nitrates et donc le coût de la fabrication. Gay-Lussac fut alors propulsé au rang de président du conseil d'administration de Saint-Gobain, mais la compagnie refusa toujours de lui céder des droits sur ses brevets, qu'elle exploita entièrement à son profit. En 1847, Gay-Lussac, invoquant des raisons de santé, démissionna. Malgré la fertilité de ses inventions, il n'avait pas réussi à créer les conditions d'une alliance entre science et industrie.

 

Il mourut, comblé d'honneurs - Louis-Philippe l'avait fait pair de France en 1839 - et d'argent, mais sans élèves, sans école de recherche, pour continuer la brillante tradition qu'il avait développée.

 

Bernadette Bensaude-Vincent
professeur à l'université Paris X