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Bulletin de la Sabix
Société des amis de la Bibliothèque et de l'Histoire de
l'École polytechnique
50 | 2012
Chimie et Révolution. La chimie au lendemain des
révolutions
La contribution de Gay-Lussac dans l’émergence
de la chimie organique
Sacha Tomic
Édition électronique
URL : http://sabix.revues.org/1050
ISSN : 2114-2130
Éditeur
Société des amis de la bibliothèque et de
l’histoire de l’École polytechnique (SABIX)
Édition imprimée
Date de publication : 15 mai 2012
Pagination : 61-78
ISSN : 0989-30-59
Référence électronique
Sacha Tomic, « La contribution de Gay-Lussac dans l’émergence de la chimie organique », Bulletin de la
Sabix [En ligne], 50 | 2012, mis en ligne le 15 mai 2014, consulté le 30 septembre 2016. URL : http://
sabix.revues.org/1050
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Bulletin SABIX N°50 - Chimie e t Révolutions
La contribution de Gay-Lussac
dans l’émergence de la chimie organique
Sacha tomic
1 - Introduction
La naissance de la chimie organique autour de 1830 est un événement qui marque l’histoire
de la chimie. La création de cette spécialité est le fruit des travaux d’une communauté d’analystes
qui se constitue au cours du XVIIIe siècle et qui est essentiellement composée de pharmaciens et de
chimistes mais également de médecins, d’industriels et de naturalistes qui échangent méthodes et
pratiques en matière d’analyse végétale et animale1. En tant qu’un des plus grands chimistes analystes
de son temps, Gay-Lussac occupe une place centrale dans ce réseau2.
L’intérêt de Gay-Lussac pour la chimie organique a été signalée par l’un de ses tout premiers
élèves. Lors d’un discours commémoratif prononcé en 1867, le chimiste allemand Justus Liebig (1803-
1873) rapporte les paroles de son maître «il faut vous occuper, me disait-il, tous les jours de la chimie
organique, voilà ce qui nous manque3». On connaît la réussite du chimiste allemand dans ce domaine.
Avec près d’un article sur cinq, la chimie végétale et animale occupe une place non négligeable de
l’activité scientique de Gay-Lussac4. Ses travaux dans ce domaine, essentiellement publiés entre 1810 et
1821, se situent précisément à la n de la période de gestation de la chimie organique. Les historiens ont
surtout retenu quatre contributions : la mise au point d’un système d’analyse élémentaire, la découverte
de l’isomérie, l’expression volumétrique de la composition de l’éther et son travail sur l’acide prussique.
C’est surtout ce dernier travail qui a été commenté5. Pour son plus récent biographe, les «deux plus
brillantes publications» de Gay-Lussac concernent son mémoire sur la combinaison des volumes de
1809 et celui sur le cyanogène publié en 18156». François Arago (1786-1853) qualie ce mémoire d’un
«des plus beaux dont la science puisse s’honorer7». Le polytechnicien et chimiste Georges Lemoine
(1841-1922) rappelle que «beaucoup de savants l’ont regardé comme son chef-d’œuvre, au même titre
que l’œuvre capitale d’un grand artiste8». Pour le rédacteur du Magasin Pittoresque, le travail sur ce
«redoutable poison» était connu «même dans le public9». Le chimiste Edmond Fremy (1814-1894), qui
fut l’élève, le préparateur et le suppléant de Gay-Lussac au Muséum afrme qu’il «ne connaît pas, en
chimie, de découverte plus importante que celle du cyanogène» et il n’hésite pas à afrmer que par cette
découverte «Gay-Lussac est le fondateur principal de la chimie organique10»!
1 S. Tomic, Aux origines de la chimie organique. Méthodes et pratiques des pharmaciens et des chimistes (1785-1835), Rennes, PUR-
Collection Carnot, 2010.
2 Szabadvàri F., “Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) and analytical Chemistry“, Talanta, vol. 25, 1978, 611-617.
3 Cité par Blanc Edmond, Delhoume Léon, La vie émouvante et noble de Gay-Lussac, Paris : Gauthiers-Villars, 1950, p. 245 et
par Crosland Maurice, Gay-Lussac, savant et bourgeois, Paris: Belin, 1991, traduit par J.-P. Bardos de Gay-Lussac, Scientist and
Bourgeois, Cambridge University Press, 1978, 374.
4 Une analyse bibliographique montre qu’il a publié environ 20% d’articles ou a rédigé des rapports relatifs à la chimie organique
(environ trente articles sur 150 publications personnelles + une trentaine en collaboration – voir annexe). La première observation de
Gay-Lussac dans ce domaine date de 1805 et concerne la chimie animale. Lors de son séjour à Rome, Gay-Lussac entre en contact
avec le médecin chimiste italien Domenico Lino Morrichini (1773-1836) et fait part à Berthollet de sa découverte de l’acide uorique
dans l’émail des dents, L. J. Gay-Lussac, “Lettre à M. Bertholet sur la présence de l’acide uorique dans les substances animales, et sur
la pierre alumineuse de la Tolfa”, Annales de chimie, 1805, 55, 258-275.
5 Blanc Edmond, Delhomme Léon, La vie émouvante et noble de Gay-Lussac, Paris: Gauthiers-Villars, 1950, 112 ; Jolibois Pierre,
“Cérémonie commémorative du centième anniversaire de la mort de Gay-Lussac“, Académie des Sciences, Notices et Discours, Paris-
Gauthiers-Villars, 1957, t. 3, 99-106.
6 F. Arago, “Notice biographique sur Gay-Lussac, lu à l’Académie des sciences le 20 septembre 1852“, in J.-A. Barral (dir.), Œuvres
complètes de François Arago, Paris, Gide et J. Baudry, t. 3, 1855, p. 43.
7 F. Arago, “Notice biographique sur Gay-Lussac, lu à l’Académie des sciences le 20 septembre 1852“, in J.-A. Barral (dir.), Œuvres
complètes de François Arago, Paris, Gide et J. Baudry, t. 3, 1855, p. 43.
8 G. Lemoine, “Gay-Lussac“, in École Polytechnique. Livre du centenaire, 1794-1894, Paris, Gauthier-Villars, 1894, t. 1, p. 340.
9 Édouard Charton (dir.), “Gay-Lussac“, Le magasin pittoresque, t. 18, 1850, 311.
10 E. Fremy, Encyclopédie chimie, t. 1, 1er fascicule, Paris, Dunod, 1882, p. 66-67, c’est l’auteur qui souligne.

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Au-delà du légitime hommage rendu par ses contemporains et quelle que soit l’importance
des travaux qui viennent d’être cités, cette sélection ne donne qu’une vision partielle de l’activité du
chimiste dans l’étude des corps organiques. L’histoire montre que, dans ce domaine, il n’y a pas de
travaux “mineurs“. La chimie organique est une œuvre collective qui s’appuie en grande partie sur
les multiples résultats patiemment accumulés auprès de la paillasse et qui s’inscrit dans un réseau
transnational.
Pour évaluer cette dimension de l’œuvre de Gay-Lussac, j’aborderai successivement ses diverses
contributions dans l’ordre qui a conduit à l’émergence de la chimie organique : analyse immédiate puis
analyse élémentaire pour nir avec la fusion de ces deux domaines.
2 - Perfectionner les outils et raisonner l’analyse immédiate
2.1. Solvants et instrumentation
Si la physionomie générale du laboratoire évolue peu sur la période 1780-1830, quelques
innovations vont venir enrichir la palette des analystes. Gay-Lussac est un homme de laboratoire
qui a le soucis de simplier les tâches quotidiennes. L’une d’entre elles consiste à travailler le verre
à partir de cylindres creux de différents diamètres à l’aide d’une lampe à émailleur à huile. Gay-
Lussac propose un modèle simplié fonctionnant à l’alcool (gure 1). Le dispositif à l’avantage de
limiter l’odeur désagréable et de garantir une mèche régulière11. Le chimiste n’hésite pas à simplier
des montages proposés par d’autres collègues, comme celui sur la récupération de petites quantités
d’huiles volatiles proposé par le pharmacie-chimiste Alphonse Chevallier (1793-1879), qui s’est lui-
même inspiré du prototype de son collègue Hippolyte Amblard (gure 2).
Figure 1 – Lampe à soufer le verre (1831)
Figure 2 – Récipients pour la séparation d’essences légères (1825-1826)
(Fig. 1 : récipient Florentin traditionnel ; Fig. 2 : modèle Amblard ; Fig. 3 : modèle Chevallier ; Fig. 4 : modèle Gay-Lussac)
11 L. J. Gay-Lussac, “Description de quelques instruments“, ACP, 51, 1831, p. 435-441.

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Comme de nombreux analystes, Gay-Lussac est peu bavard dans ses leçons sur les méthodes de
l’analyse immédiate, celle qui permet d’isoler les «principes immédiats», nos molécules organiques. Dans la
22e leçon de ses cours de chimie, il écrit : «la chimie ne donne pas de principes assez généraux sur cet objet
pour pouvoir être exposés ici ; nous nous bornerons à exposer les procédés particuliers à chacune d’elles
à mesure que nous les passerons en revue12». En revanche, en tant que rédacteur des Annales de chimie
et de physique à partir de 1815, il suit de près les innovations techniques des constructeurs d’appareils et
autres «amateurs éclairés par les sciences-physiques» avec lesquels il n’hésite pas à s’associer.
Les solvants d’extraction en particulier sont les outils fondamentaux de l’analyse immédiate. Parmi
les trois solvants de choix (eau, alcool, éther), Gay-Lussac, comme tous les analystes de son temps, s’est
particulièrement intéressé à l’alcool13. C’est un enjeu commercial important pour l’État et en particulier
pour les départements du sud de la France. Le contrôle de la pureté de l’alcool est crucial aussi bien pour
les commerçants lors de leurs transactions qu’aux pharmaciens et aux chimistes pour leurs opérations de
laboratoire. En 1801, le distillateur montpelliérain Édouard-Jean Adam (1768-1807) propose son célèbre
appareil à distiller en continu que ses contemporains vont qualier de « révolutionnaire». Il permet en
effet d’obtenir de l’alcool à différents degrés et sans l’odeur empyreumatique (ou de brûlé) des procédés
traditionnels. Il est très vite perfectionné par le médecin chimiste montpelliérain Antoine Simon Jude
Duportal (1777-1861), améliorations qu’approuve Gay-Lussac dans un rapport de l’Académie des sciences14.
Si la distillation est désormais en grande partie maîtrisée, Gay-Lussac doit réfuter l’idée propagée par le
physicien et agronome italien Giovanni Valentino Mattia Fabbroni (1752-1822) selon laquelle l’alcool ne
provient pas de la fermentation, mais qu’il se forme pendant la distillation du vin15. Les doutes dissipés, Gay-
Lussac se penche sur la question du rendement de la fermentation an de déterminer la quantité d’alcool
entraînée par l’acide carbonique lors de la fermentation du moût de raisin16. Le chimiste critique l’appareil
d’une certaine Mademoiselle Gervais qui est censé augmenter la qualité et le degré alcoolique des vins. Il
démontre, moyennant quelques hypothèses, que cet appareil ne mérite pas l’avis positif émis par la chambre
consultative de l’Hérault fondé sur des «on dit» selon Gay-Lussac. Le chimiste analyse scrupuleusement
divers paramètres en s’appuyant sur un travail antérieur dans lequel il avait déterminé les relations en
proportions de la fermentation alcoolique (100 g de sucre se convertissent en 51,34g d’alcool absolu et
48,66g d’eau) et propose son propre appareil17.
Malgré ces innovations, l’alcool récupéré n’est jamais pur : il contient encore un peu d’eau. Pour
les besoins de l’analyse immédiate, il est important de xer le degré de pureté de l’alcool car son
mélange avec l’eau modie la sélectivité de son action dissolvante. Les analystes éliminent l’eau grâce
à une distillation de l’alcool sur sels hygroscopiques. Gay-Lussac recommande la chaux ou la baryte
qui constituent à ses yeux «la preuve la plus directe et la plus concluante que l’on puisse donner en
ce moment de la pureté de l’alcool»18. Se pose ainsi le problème récurrent du contrôle de la qualité de
l’alcool «absolu» et de celui du commerce. Alors que les analystes évaluaient grossièrement le degré
alcoolique grâce à l’aréomètre de Baumé et à sa variante, celui de Cartier, Gay-Lussac s’associe avec le
constructeur et «calculateur» Charles-Félix Collardeau-Duheaume (1796-1869) pour mettre au point
et commercialiser son fameux «alcoomètre centésimal» et publie une instruction en 1824 (gure 3)19.
12 L. J. Gay-Lussac, Cours de chimie, op. cit., 2, leçon 22, p. 24.
13 À propos de la clarication du vin, il critique une poudre rouge à base de sang qu’il juge «fort cher relativement à sa valeur» et
propose à la place de l’albumine du blanc d’œuf, L. J. Gay-Lussac, “Sur la clarication du vin”, Annales de chimie et de physique,
1822, 21, 335.
14 C.-L. Berthollet, L. J. Gay-Lussac, J. A. Chaptal, “Rapports sur le Mémoire de M. Duportal sur les Appareils distillatoires“, PVAS,
séance du 25 février 1811, p. 451-452.
15 L. J. Gay-Lussac, “Expériences pour déterminer si l’alcool existe tout formé dans le vin”, MPCSA, 3, 1813, p. 105.
16 L. J. Gay-Lussac, “Observations sur cette question : Quelle est la quantité d’alcool qui est entraînée par l’acide carbonique pendant
la fermentation du moût de raisin ?”, Annales de chimie et de physique, 1821, 18, 380-389.
17
L. J. Gay-Lussac, “Lettre à M. Clément sur l’analyse de l’alcool et de l’éther sulfurique et sur les produits de la fermentation”, Annales
de chimie, 1815, 95, 318. L’approche de Gay-Lussac des phénomènes de fermentation et de respiration est conforme à celle de ses
prédécesseurs, Lavoisier ou Fourcroy, qui voyaient dans le fonctionnement des organismes une suite de réactions chimiques plus ou
moins complexes. Il s’inspire du procédé de conservation des aliments proposé par le conseur Nicolas Appert (1749-1841), qu’il
explique en attribuant la fermentation à l’action de l’oxygène., L. J. Gay-Lussac, “Mémoire sur la fermentation, lu à l’Institut le 3 décembre
1810 (extraits)”, Annales de chimie, 1810, 76, 245-260. Boudet Jean-Pierre oncle, “Extrait d’un mémoire sur la fermentation par M.
Gay-Lussac”, Bulletin de Pharmacie, 1811, 3, 349-354. Vers la n de sa vie, il s’associe avec Magendie assisté du jeune Claude Bernard
pour apporter sa contribution au phénomène de la respiration, “Observations critiques sur la théorie des phénomènes chimiques de la
respiration”, Annales de chimie et de physique, 1844, 11, 5-16 ; M. Crosland, Gay-Lussac, savant et bourgeois, op. cit., 200-203.
18 L. J. Gay-Lussac, “Expériences pour déterminer si l’alcool existe tout formé dans le vin”, MPCSA, 3, 1813, p. 105.
19 L’instrument, divisé en cent parties égales (eau pure : 0 ; alcool pur : 100), est toujours d’actualité (1 °GL = 1 % vol.), L. J. Gay-Lussac,
Instruction pour l’usage de l’alcoomètre centésimal et des tables qui l’accompagnent, Paris, Collardeau, 1824 ; Maurice Crosland,
Gay-Lussac, savant et bourgeois, op. cit., 271-274.

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Gay-Lussac prend en compte tous les phénomènes qui peuvent faire varier la mesure
(température, phénomènes de dilatation et de contraction du mélange eau-alcool, mouillage) et publie
des tables précises qui permettent de calculer la «force réelle», c’est-à-dire la teneur en alcool de la
solution. Il se sert de l’alcool absolu obtenu par sa méthode pour étalonner son alcoomètre et xe la
valeur à 100° GL (43,8° Cartier) à 15°C. Destiné avant tout aux commerçants, l’alcoomètre de Gay-
Lussac ne pénètre que progressivement le laboratoire, mais les publications où apparaît le «degré
centésimal» vont très vite se généraliser à partir des années 1830.
Figure 3 – Alcoomètre centésimal et table de conversion (1824)
Le degré alcoolique s’ajoute à la liste de données physico-chimiques que les analystes ne
cessent d’étendre. Gay-Lussac déterminera celles de l’éther, solvant de plus en plus sollicité par les
analystes (densité = 0,7192 à 25°C ; point d’ébullition = 35,66°C sous la pression atmosphérique). La
conservation de ce précieux liquide pose quelques problèmes. Alors qu’il s’apprête à effectuer des
recherches sur les densités de vapeurs, Gay-Lussac s’aperçoit que son éther, vieux de 2 ans, n’est
pas pur. Il détecte la présence d’acide acétique et d’une huile éthérée de composition inconnue.
Ne disposant pas d’un stock sufsant, il « recommande cet objet de recherches aux pharmaciens
éclairés qui sont à même de préparer et de conserver de grandes quantités d’éther sulfurique20 ».
Les «pharmaciens éclairés», c’est-à-dire les pharmaciens-chimistes, seront nombreux à contribuer à
élucider le mécanisme de la formation de l’éther, surtout dans le but d’améliorer les performances
de leurs procédés. Le pharmacien Louis-Antoine Planche (1776-1840) fait partie de cette catégorie
et Gay-Lussac, ayant pris connaissance d’une note du pharmacien insérée dans sa traduction de la
Pharmacopée du médecin chimiste italien Luigi Brugnatelli (1761-1818), rappelle que la décomposition
de l’éther ne produit pas que de l’acide acétique21. Gay-Lussac en prote pour examiner la dilatation
de l’éther, de l’eau, de l’alcool et du sulfure de carbone et indique les températures d’ébullition des
quatre liquides (eau : 100°,00 ; alcool : 78,41 ; sulfure de carbone : 46,60 ; éther : 35,66)22.
La connaissance des températures de changement d’état est cruciale en analyse immédiate car
ces données font ofce de critères d’identication d’une espèce chimique. Elles contribuent en outre
à la standardisation des protocoles d’extraction et permettent de préciser des points jusque-là laissés
à l’appréciation de l’expérimentateur (comme la détermination du terme d’une opération ou d’une
réaction par exemple). La température, la pression et la densité sont des grandeurs utilisées pour
mesurer le volume des gaz mais également pour reconnaître un principe immédiat. Gay-Lussac a
proposé divers instruments tels son baromètre portatif ou son thermomètre23. Ses courbes de solubilité
de différents sels dans l’eau inspireront d’autres analystes à étudier et à quantier la solubilité de
différents principes immédiats dans les solutions alcooliques et dans l’éther24.
20 L. J. Gay-Lussac, “Sur l’altération qu’éprouve l’acide sulfurique”, Annales de chimie et de physique, 1816, 2, 101.
21 L. J. Gay-Lussac, “Observations sur l’éther sulfurique”, Annales de chimie et de physique, 1816, 2, 213-214.
22 L. J. Gay-Lussac, “Note sur la dilatation des liquides”, Annales de chimie et de physique, 1816, 2, 130-136.
23 L. J. Gay-Lussac, “Description d’un nouveau baromètre portatif”, Annales de chimie et de physique, 1816, 1, 113-119 ; “Description
d’un thermomètre propre à indiquer des maxima et des minima de température”, Annales de chimie et de physique, 1816, 3, 90-91 ;
“Description de quelques instruments”, Annales de chimie et de physique, 1831, 51, 435-441.
24 L. J. Gay-Lussac, “Premier mémoire sur la dissolubilité des sels dans l’eau“, ACP, 11, 1819, p. 296-315 ; S. Robinet, “Recherches
sur l’emploi des sels neutres dans les analyses végétales, et application de ce procédé à l’opium”, ACP, 30, 1825, p. 209 ; Maurice
Crosland, Gay-Lussac, savant et bourgeois, op. cit., 99.