Activité documentaire — D'où viennent nos tests de l'eau et du CO₂ ?

Pendant très longtemps, les savants ont pensé que l'eau était un élément, c'est-à-dire une substance simple qu'on ne pouvait pas décomposer — au même titre que l'air, la terre ou le feu. Cette idée, héritée des philosophes grecs de l'Antiquité, a duré près de deux mille ans.

En 1783, le chimiste français Antoine Lavoisier réalise une expérience décisive : il fait passer de la vapeur d'eau à travers un tube de fer porté au rouge. Il observe alors la formation d'un gaz qui s'enflamme facilement (qu'il appellera plus tard hydrogène, du grec « qui engendre l'eau »), pendant que le fer se recouvre de rouille. Lavoisier en déduit que l'eau n'est pas un élément, mais le résultat de la combinaison de deux gaz : l'hydrogène et l'oxygène.

Cette découverte bouleverse la chimie de l'époque : elle montre qu'une transformation chimique peut être inversée (on peut aussi bien décomposer l'eau que la fabriquer à partir des deux gaz), et que l'eau est en réalité une espèce chimique bien précise, qu'on peut aujourd'hui identifier grâce à un test caractéristique simple.

En 1754, le chimiste écossais Joseph Black étudie une poudre blanche appelée magnésie (ou « magnésie blanche »). En la chauffant, il observe qu'elle perd de la masse et qu'elle dégage un gaz. Ce gaz est différent de l'air ordinaire : une bougie s'éteint si on la plonge dedans, et un animal ne peut pas y respirer. Black remarque surtout que ce gaz, mis en contact avec de l'eau de chaux (une solution limpide et incolore), la rend trouble. Il retrouve ensuite exactement le même gaz en chauffant du calcaire, une roche beaucoup plus commune — preuve que ce « gaz caché » n'est pas propre à la magnésie.

Comme ce gaz semblait « fixé » dans la roche solide avant d'en être libéré par la chaleur, Black le baptise « air fixe ». Il vient de découvrir, sans le savoir sous ce nom, le dioxyde de carbone (CO₂). Sa découverte la plus utile pour les scientifiques d'aujourd'hui est justement cette réaction avec l'eau de chaux : elle est devenue le test caractéristique de référence pour identifier le CO₂, encore utilisé tel quel dans les laboratoires et les salles de classe plus de 270 ans plus tard.

On sait aujourd'hui que ce même gaz est rejeté par la respiration des êtres vivants, par les combustions, et qu'il joue un rôle central dans l'effet de serre et le réchauffement climatique.