Naissance de la chimie structurale

La cohésion des substances chimiques sera successivement expliquée par l'existence de crochets, de forces de contact, d'équilibre entre forces répulsives à très courte distance et de force attractive qui " décroît plus vite que le carré de celle-ci ", d'attraction électrique entre espèces de charges opposées. Mais l'affinité restera jusqu'à la fin du XIXe siècle un véritable paradigme permettant d'interpréter la formation des corps composés à partir de leurs particules initiales. Par exemple, Kekulé considère que les atomes et les groupes d'atomes qui se forment ou se transfèrent dans les réactions sont le siège d'unités d'affinité (" Verwandschaftseinheiten "), qui correspondent aux atomicités ou valences des atomes, neutralisées dans la formation des liaisons ou libérées lors de la rupture de celles-ci ; mais aucune définition précise de l'affinité n'est fournie avant le développement de la thermodynamique chimique.

Bien que Boyle ait différencié depuis 1661 le mélange de la combinaison chimique et envisagé que les propriétés individuelles des substances chimiques résultent des arrangements divers d'une matière commune et universelle, les corps chimiques ont du mal à trouver leur identité. On se trouvait en présence d'acides, d'alcalis, de sels, de composés tirés des matières animales et végétales, etc. Au tournant du XIXe siècle des bouleversements vont apparaître dans les méthodes de travail, les raisonnements et le langage de la chimie :

" Rien ne se crée, ni dans les opérations de l'art, ni dans celles de la nature et l'on peut poser en principe que dans, dans toute opération, il y a une égale quantité de matière avant et après l'opération, que la qualité et la quantité des principes sont les mêmes, qu'il n'y a que des changements, des modifications. C'est sur ce principe qu'est fondé tout l'art de faire des expériences en chimie ".

" On est obligé de supposer dans toute transformation chimique une véritable égalité ou équation entre les principes des corps que l'on examine et ceux que l'on retire par l'analyse. Ainsi puisque le moût de raisin donne du gaz acide carbonique et de l'alcool, je puis dire : moût de raisin = acide carbonique + alcool. "

Inspiré par Condillac qui écrivait : " Nous avons remarqué que le développement de nos idées, de nos facultés ne se fait que par le moyen de signes et ne se ferait point sans eux ", Lavoisier précise dans son discours préliminaire du Traité élémentaire de chimie : " Comme ce sont les mots qui conservent les idées et les transmettent, il en résulte qu'on ne peut perfectionner le langage sans perfectionner la science, ni la science sans le langage... ". Il en découlera une nouvelle nomenclature des corps chimiques et l'évolution de la représentation des molécules organiques durant la deuxième moitié du XIXe siècle nous semble bien illustrer ces idées. En effet, afin d'améliorer leur raisonnement dans l'explication et la prévision du comportement chimique des isomères, les chimistes vont s'appuyer sur des représentations iconiques, et faire ainsi évoluer non seulement le langage chimique mais également la chimie.

Le début du XIXe siècle sera marqué par la recherche des nombres qui caractérisent les proportions de combinaison des éléments. En se limitant à la chimie minérale, plusieurs chimistes ont constaté que les combinaisons chimiques se produisent selon des proportions déterminées. Richter (1792) introduit la notion de " stoechiométrie " et la loi dite des " nombres proportionnels ", Proust (entre 1799 et 1806) la " loi des proportions définies ", Dalton (1808) la " loi des proportions multiples " et Gay-Lussac (1808) la " loi des proportions volumétriques ".

Il s'agit là, d'un point de vue épistémologique, d'une étape indispensable pour écrire des formules qui ne soient plus seulement représentatives de la composition du corps du point de vue de la qualité de ses constituants (telles les notations des alchimistes), mais qui puissent faire apparaître les proportions de ses différents constituants. L'hypothèse atomique de Dalton, le symbolisme proposé par Berzelius et l'harmonisation des échelles des poids atomiques vont conduire peu à peu à une représentation des proportions respectives des atomes (chimiques) des différents éléments dans la molécule acceptée par tous.