Naissance de la chimie structurale

Il parait aujourd’hui naturel d’assister devant un ordinateur a l’ebauche de la structure tridimensionnelle, helicoidale ou en pliage zig-zag, d’une molecule polypeptidique ; il parait tout aussi evident de manipuler cette molecule et de l’examiner sous un angle quelconque au moyen d’un logiciel.

Et pourtant : il y a deux siecles on n’avait identifie que 34 corps simples et isole une vingtaine d’entre eux. Au mieux on savait alors determiner la composition centesimale de quelques dizaines de combinaisons chimiques. S’il est rare desormais de se pencher sur le chemin parcouru et sur l’acceleration des decouvertes, il n’en demeure pas moins que l’etude de ce processus passionnant, improbable et fondateur reste pertinent et essentiel.

La naissance de la chimie structurale retrace ainsi le cheminement plein d’embuches et de chausse-trapes parcouru depuis les travaux de Richter sur la stechiometrie (1792) jusqu’a ceux realises de nos jours sur des structures supramoleculaires. Le developpement laborieux des notions d’espece chimique, d’atome, de molecule, d’ion, l’identification de leurs proprietes structurales et des consequences de celles-ci sur la geometrie des molecules ont ete l’objet de batailles intellectuelles memorables. Dans le domaine structural les avancees dues a Pasteur, Kekule, Van’t Hoff, Le Bel, Fisher, Barton, etc. permettent aujourd’hui a l’industrie pharmaceutique de reproduire par synthese chimique asymetrique des edifices moleculaires complexes, autrefois extraits difficilement d’organismes vegetaux ou animaux. De meme, les methodes de polymerisation modernes conduisent a la creation d’enchainements moleculaires portant sur des milliers de chainons qui sont disposes de facon stereoreguliere, isotactique ou syndiotactique.

Le chimiste feru de l’histoire de sa discipline, l’ingenieur, l’enseignant, le doctorant ou l’etudiant en maitrise de chimie trouveront dans La naissance de la chimie structurale de nombreux elements de reflexion sur les entraves que rencontre le chercheur pour faire adopter de nouveaux concepts, mais aussi sur les voies qui s’ouvrent en cas de reussite.

Robert Lutta ete successivement chercheur au CNRS detache a l’Universite de la Sarre, professeur a l’universite de Poitiers, puis, au moment de sa fondation, a l’universite de Nice-Sophia-Antipolis.

Alain Dumon a ete maitre de conferences a l’universite de Pau et des Pays de l’Adour avant d’etre nomme professeur a l’IUFM d’Aquitaine lors de sa creation. Il y enseigne dans le cadre de la formation des professeurs de lycees et colleges de physique-chimie.

Extrait de l’introduction :

Les notions de formule chimique, de liaison entre atomes et de stereochimie, si familieres aux chimistes d’aujourd’hui, sont apparues dans la deuxieme moitie du XIXe siecle. Au prealable, il fallut apprendre a distinguer le melange du corps pur, construire la notion de substance chimique, differencier l’atome de la molecule et reconnaitre que les atomes sont les constituants des molecules. Ce passage du monde sensible au monde imperceptible a pris pres de 2 000 ans et a donne lieu a debats et controverses.

Dans les diverses philosophies corpusculaires qui se sont succedees jusqu’a la fin du XVIIIe siecle, c’est la notion d’affinite qui expliquait que deux particules avaient tendance a s’unir, s’accoler, s’attacher, etc. Le sens premier, commun, du mot affinite concerne plutot la localisation geographique ; en effet, le mot latin adfinis signifie voisin ou limitrophe, et adfinitas, voisinage ou proximite. Plus tard seront ajoutes les sens de ressemblance, de parente par alliance, acquise par un mariage ou un bapteme, puis celui de connexion entre les choses qui ont un rapport, qui presentent quelques similitudes entre elles et qui se ressemblent. Le concept d’affinite va evoluer pour devenir l’affinite (ou force) d’attraction et se differencier en affinite d’agregation et affinite de composition. Ces affinites que Bergman appelle affinites electivesl etaient exprimees en particulier des 1718 dans le Tableau des rapports de Geoffroy (voir dans le chapitre 1 la figure 1.4).

La cohesion des substances chimiques sera successivement expliquee par l’existence de crochets, de forces de contact, d’equilibre entre forces repulsives a tres courte distance et de force attractive qui decroit plus vite que le carre de celle-ci, d’attraction electrique entre especes de charges opposees. Mais l’affinite restera jusqu’a la fin du XIXe siecle un veritable paradigme permettant d’interpreter la formation des corps composes a partir de leurs particules initiales. Par exemple, Kekule considere que les atomes et les groupes d’atomes qui se forment ou se transferent dans les reactions sont le siege d’unites d’affinite (Verwandschaftseinheiten), qui correspondent aux atomicites ou valences des atomes, neutralisees dans la formation des liaisons ou liberees lors de la rupture de celles-ci ; mais aucune definition precise de l’affinite n’est fournie avant le developpement de la thermodynamique chimique.