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La chimie vivante                    

 

    - Aujourd'hui, comme prévu demoiselle, on va s'intéresser à la chimie organique, la chimie du vivant comme on disait aussi il n'y a pas si longtemps. Je t'ai prévu quelques expériences bien que cette chimie soit un peu plus difficile à mettre en oeuvre.

- Pourquoi ?

- Parce que les réactions se font dans des conditions bien différentes de celles que tu as découvertes jusqu'à maintenant. Par exemple, on n'y parle pas beaucoup d'ions. En plus elles prennent en général du temps et demandent souvent un matériel un peu spécial.

Valéna et son papy étaient donc une nouvelle fois dans leur salle de travaux pratiques de la faculté des sciences. C'était déjà la quatrième séance de découverte de la chimie pour l'adolescente. Cette fois-ci, cependant, cette dernière semblait un peu inquiète par ce que venait de lui dire son papy.

- Je vais quand même pouvoir faire quelques expériences cool ?

- J'ai le droit de dire non ?

- Heu? non, puisque je suis ici !

- J'avais oublié ce détail ! Et puisque c'est toi qui commandes !

- Merci papy, dit Valéna toute contente.

- Bien ! Commençons d'abord par découvrir la molécule organique que tu préfères.

- C'est quoi ?

- La molécule du sucre ordinaire, petite gourmande.

- Humm ! Le sucre, un délice !

- Tu m'étonnes ! Son nom savant est saccharose. Je vais te montrer rapidement sur une des premières recettes connues comment la chimie intervient dans la préparation de ce sucre.

- Celui qui provient de la canne à sucre ?

- Oui. Mais on pourrait dire presque la même chose pour la betterave. Voilà : la canne contient du sucre facilement récupérable sur une certaine longueur de sa tige seulement. Une fois ces tiges correctement coupées, elles sont écrasées entre des rouleaux pour faire couler un jus qui est une solution à peu près pure de sucre dans de l'eau. À cette solution on ajoute de la chaux, l'oxyde de calcium CaO, et on chauffe à 60°C dans un récipient métallique. À la surface du liquide il apparaît alors des matières solides qu'on enlève à la passoire. Quand le jus est devenu clair on le chauffe une seconde fois pour le concentrer, c'est-à-dire enlever de l'eau, puis on le filtre avec une étoffe de laine. Le filtrat est chauffé encore et encore dans d'autres chaudières jusqu'à devenir un sirop très épais. Ce dernier est versé après refroidissement dans un tonneau percé de quelques trous qui sont bouchés. Quelque temps après, le sirop est remué avec une latte de bois et il se sépare alors en deux parties : des cristaux et un nouveau sirop. On débouche les trous pour que ce dernier s'écoule et on laisse sécher le sucre cristallisé auquel on donne le nom de cassonade.

- J'ai déjà entendu ce nom là.

- C'est bien possible puisqu'on en trouve dans les supermarchés. Ce sucre est donc le saccharose et il a pour formule chimique, tiens-toi bien, C12H22O11.

- Ça, c'est de la bonne chimie organique !

- Sûrement. Et c'est aussi un exemple de molécule assez simple quand même.

- Pour toi, peut-être !

- Si je te dis que dans les premiers temps on écrivait cette formule C12(H2O)11 pour montrer que c'était un hydrate (H2O) de carbone (C), ce n'est pas mieux ?

- Heu ?

- Bon, de toute façon il va falloir s'y faire à partir de maintenant ! Tu veux en savoir un peu plus sur cette molécule ?

- Dis toujours.

- On s'est aperçu plus tard en l'étudiant que c'était plutôt une sorte... d'alcool !

- De l'alcool ?

- Oui, mais très différent de l'alcool ordinaire. Heureusement, hein ? Sans cela il y a longtemps que tu serais devenue alcoolique comme bon nombre d'enfants.

- Je crois que tu peux ajouter presque tout le monde !

- Tu as raison. Maintenant voici ce qui se passe en toi quand tu dégustes ce sucre...

- C'est de la chimie encore ?

- Oui. Quand le saccharose rencontre les molécules d'eau de ta salive par exemple il se transforme en deux autres espèces de sucre qu'on appelle le glucose et le lévulose et dont la formule moléculaire est, pour les deux, C6H12O6.

- Ils ont un nom différent en ose, et la même formule ?

- Oui. La terminaison -ose est typique des sucres, et une même formule pour plusieurs produits est assez courante en chimie organique.

- Comment ça se fait ?

- C'est un peu compliqué. C'est en raison de la place qu'occupent les atomes dans la molécule. Je t'en parlerai tout à l'heure avec un exemple plus facile que celui de ces molécules de sucre qui ont un trop grand nombre d'atomes. Je termine mon explication sucrière : la réaction du saccharose avec l'eau est simple : addition de la molécule eau sur la molécule de sucre, puis séparation par moitié des atomes présents :

                                                           C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6

Et c'est ainsi que le corps fabrique le glucose, le produit qui lui donne de l'énergie.

- Tu vois que le sucre est utile !

- Je ne dis pas le contraire, mais il peut aussi créer des problèmes de santé. Et je ne parle pas des caries !

- C'est quoi les problèmes ?

- Le diabète sucré. C'est une maladie due au sang qui contient trop de glucose. Ce dernier attaque alors les yeux et pourrit les chairs dans les cas les plus graves.

- Je ne savais pas.

- Maintenant que tu es au courant tu vois qu'il ne faut pas abuser de cette douceur. 

- Tu as raison.

- On croise les doigts ! Tiens, si je te disais que ce glucose est aussi un bienfaiteur de l'humanité ?

- Qu'est-ce que tu veux dire ?

- Que s'il n'y avait pas eu d'existence possible sur la Terre pour le glucose, il n'y aurait peut-être pas eu non plus de vie animale ! Et nous ne serions donc pas ici pour en parler !

- Ah bon ?

- Eh oui. Encore un bon coup de cette formidable chimie.

- Tu m'expliques ?

- Bien sûr, mais rapidement. Les plantes sont colorées en vert d'accord ?

- Ben oui.

- Cette couleur est due à une grosse molécule contenant un atome de magnésium Mg et qui s'appelle la chlorophylle. À la lumière du soleil, quand la plante aspire une bonne bouffée de CO2 atmosphérique et boit un bon coup de H2O par ses racines, cette molécule usine, si j'ose dire, provoque une réaction entre six molécules de chaque espèce et fabrique du glucose ainsi :

            6 CO2 + 6 H2  C6H12O6 + 6 O2

- Et alors ? demanda Valéna lorsque l'équation fut écrite.

- Et alors ? Qu'est-ce qui se forme à côté du glucose ?

- De l'oxygène O2.

- C'est quoi cet oxygène d'après ta vieille connaissance Lavoisier ?

- Heu? Attends, je me rappelle : le gaz de notre respiration qu'il disait.

- Exact. Donc, pas de plantes sur Terre, pas d'oxygène et pas de vie. Pas de vie sans chimie ! Par conséquent il nous faut respecter la verdure !

- Ben, moi je dis encore vive le sucre !

- C'est ton droit. Restons dans la nature. Que penses-tu des fourmis ?

Valéna étonnée :

- Les fourmis ?' ben, ça pique !

- Oui. Elles piquent à cause d'un produit acide qu'elles secrètent. Tu ne devineras jamais quel nom les chimistes lui ont donné.

- Encore un nom bizarre ?

- Non, mais ils ne se sont pas très fatigués pour le trouver. C'est l'acide formique ! C'est un liquide incolore qui a une odeur piquante et une saveur aigre. Il provoque des brûlures sur la peau. On en trouve aussi dans les orties et chez certaines chenilles.

- C'est un produit pas sympa, mais son nom est facile à retenir !

- Pour ça, oui ! Eh bien, il sera ton second exemple de molécule organique et fera l'objet de ta première expérience : tu vas en faire une préparation.

- Chic ! Mais sa formule est compliquée ?

- Juge par toi-même : H2CO2 !

- Tiens ! C'est un... heu ? double acide, un peu comme H2CO3 ?

- Absolument pas. Et voilà une différence entre chimie minérale et chimie organique. Pour cette dernière une molécule acide contient toujours le groupe d'atomes -CO2H. Ce groupe est appelé une fonction ; retiens ce nom, on parle ici de fonction acide. La fonction est acide parce qu'elle laisse partir le H terminal, et celui-ci peut alors être remplacé par plein d'autres choses. L'acide formique doit donc être écrit comme HCO2H, et si l'on veut, comme HCO2- + H+.

- Il peut fabriquer de l'eau aussi avec une base alors ?

- Oui. Mais veux-tu que je te raconte comment les savants ont remarqué ce produit ? C'est toujours intéressant de voir la façon dont peuvent se faire les découvertes.

- Bien sûr !

- Le point de départ est une observation des fourmis dans la nature : quand elles passaient sur certaines plantes humides celles-ci changeaient de couleur, de bleues elles « devenaient » rouges. Un véritable indicateur de pH naturel ! Un alchimiste anglais a alors eu une idée géniale... si l'on peut dire. Il a écrasé un tas de fourmis et les a distillées ! Quand ce zigoto eut fini son travail il déclara : « La distillation de fourmis donne un liquide très acide qui ressemble à du vinaigre ! »

- C'est pas vrai !

- Mais si ! Et cela a fait avancer la science.

- Il a fait la distillation comme tu me l'as déjà expliquée ?

- Bien sûr. Tu vas d'ailleurs utiliser toi aussi un appareil à distiller bientôt.

- Tu m'avais déjà dit que les alchimistes travaillaient sur n'importe quoi, cette fois c'est vraiment bizarre !

- Et encore, tout à l'heure tu verras pire !

- C'est quoi ?

- Tututtt ! C'est l'acide formique pour le moment. Je continue donc. Maintenant, les chimistes disposent d'un tas de recettes pour le fabriquer au laboratoire ou dans l'industrie, et j'ai un papier dans mes archives qui va te permettre d'en faire une préparation.

- J'espère qu'elle va réussir.

- Moi aussi... Deux secondes, je vais rechercher mes papiers.

Après avoir sorti et remué pas mal de paperasses, certaines jaunies par le temps, le grand-père finit par mettre la main sur le document qui l'intéressait et avec lequel il revint voir sa petite-fille.

- Voilà la recette, dit-il. Elle est un peu compliquée, mais tiens, lis.

Valéna commença sa lecture à haute voix :

- On dissout une partie de sucre...

Elle s'interrompit.

- Du sucre ?

- Qu'est-ce qu'il y a de bizarre ?

- Ben, le sucre pour faire de la chimie !

- Le sucre est un produit chimique comme un autre ! Dans sa molécule C12H22O11 il y a tous les atomes qu'il faut pour fabriquer l'acide HCO2H. Non ?

Valéna compara rapidement les formules, détaillant le nombre de C, de O et de H.

Elle demanda encore :

- Et une partie de sucre, c'est quelle quantité ?

- Lis la suite, tu vas mieux comprendre.

- ... dans deux parties d'eau...

Son papy l'interrompit alors :

- Bien. Dans cette préparation, l'important c'est le fait qu'il doit y avoir une quantité d'eau double par rapport à celle du sucre. Une partie peut être comme tu le veux, au choix, des grammes ou des millilitres, des cuillérées rases, des gobelets pleins, des pelletées etc. Par exemple si tu utilises 10 g, 150 g, 1 kg etc. pour le sucre, il te faudra 20 g, 300 g, 2 kg etc. pour l'eau respectivement.

- Ah, d'accord. Je continue : et on ajoute trois parties de per... oxyde de manganèse MnO2 avant de chauffer le mélange à 60°C. C'est quoi ça ?

- Le peroxyde est un oxydant. Le manganèse, tu le connais déjà puisque on en a parlé avec le nickel. Il est de la même famille et change donc facilement de couleur et de valence, ou de charge si tu préfères. On en discutera un peu plus tout à l'heure. Continue ta lecture.

- On additionne par petites quantités trois parties d'acide sulfurique concentré au demi... Qu'est-ce que ça veut dire concentré au demi ?

- C'est tout simple : tu prends un certain volume d'eau dans lequel tu verses une même quantité d'acide concentré acheté dans le commerce. Par exemple avec 50 ml H2O + 50 ml H2SO4 tu obtiens 100 ml d'une solution dans laquelle l'acide ne représente plus que la moitié du volume.

- Vu. Je continue... une première partie d'acide sulfurique concentré au demi qui provoque un dégagement d'acide carbonique.

- Une effervescence, dit le grand-père en l'interrompant.

- Ça je sais ! Puis, quand ce dégagement a cessé on verse le reste d'acide. On distille le mélange une première fois. On ajoute ensuite dans le liquide récupéré une grande quantité de carbonate de sodium Na2CO3 avant de faire une évaporation à sec.

- En clair, on chasse tout le liquide. Comme la fois où tu as préparé ton sel NaCl en cristaux.

- D'accord. On récupère ensuite sept parties du solide sur lequel on verse dix parties d'acide sulfurique concentré et quatre parties d'eau. Le solide se dissout dans une grande effervescence puis la solution obtenue est ensuite distillée une dernière fois pour récupérer l'acide formique.

Valéna resta songeuse un court instant.

- Il y a quelque chose qui te gêne ? demanda son papy.

- Je ne sais pas, répondit Valéna. Mais l'expérience doit être assez longue, non ?

- Oui. Je te l'ai dit, c'est assez souvent le cas en chimie organique. On la fait quand même ?

- Ben, ouais !

- Okay ! Tu recherches les produits, moi je vais rassembler les pièces de l'appareil à distillation.

Valéna et son papy se dirigèrent vers la salle dans laquelle toute la verrerie du labo était regroupée avec les produits chimiques, et quelques instants plus tard ils se retrouvaient près d'une hotte aspirante, endroit où la distillation allait être faite.

Valéna s'inquiéta tout à coup :

- Dans la recette ?

Son papy l'interrompit :

- Maintenant, en chimiste que tu es, tu dois dire, dans le mode opératoire, d'accord ?

- Bon. Je prends combien de sucre ?

- 200 g par exemple. Tu calcules maintenant les autres quantités à prendre. Je t'écoute.

Valéna relut le mode opératoire lentement, s'arrêtant sur chaque produit et écrivant sur un papier.

- 200 g de sucre, 400 g d'eau, 600 g de peroxyde, 300 g d'acide dilué avec 300 g d'eau.

Pour le carbonate final elle interrogea son papy :

- Combien on en prend ?

- On ne pourra trouver la bonne quantité que lorsqu'on devra l'utiliser. Tu comprendras à ce moment. Que je te dise quand même que le carbonate est une base malgré l'absence de -OH dans sa formule. Il va neutraliser la solution acide avec à nouveau un dégagement de CO2. Au fait tu peux m'écrire cette réaction de neutralisation ?

- Je crois. C'est facile !

Valéna posa la réaction :

                        H2SO4 + Na2CO3

- Il y a un problème, dit-elle un peu déçue, en s'arrêtant.

- Lequel ? demanda son papy.

- Tu m'as appris qu'une neutralisation entre acide et base donne un sel et de l'eau, et que les ions s'échangent. Ici je dois écrire (sans les aq..., tu vois que j'y pense) :

2 H+ SO42- + 2 Na+ CO32- →  2 H+ CO32- + 2 Na+ SO42-

Il n'y a pas d'eau et pas de CO2.

- Oui. C'est vrai. Mais si tu décomposes l'acide carbonique ?

- C'est l'inverse de ce que tu m'as appris l'autre jour avec la soude concentrée ?

- Oui.

- Il va donner H2CO3 H2O + CO2 ?

- Tout juste. L'acide sulfurique est un acide très fort ; l'acide carbonique, lui, est un acide très faible et surtout très instable. Voilà encore quelque chose à retenir de cette réaction : un acide fort déplace toujours un acide faible de sa solution. Toujours ! Maintenant tu peux finir ton écriture.

Valéna eut vite fait de poser :

                                               H2SO4 + Na2CO3 →  Na2SO4 + H2O + CO2

- Parfait. Continuons... Je parlais de l'effervescence. Quand elle aura disparu, on s'assurera que le mélange est bien basique en mettant un gros excès de carbonate, et le tour sera joué !

- D'accord. Je pèse le sucre et le peroxyde avec la même balance que pour la préparation de l'encre ?

- Oui. Et ne goûte pas trop de sucre, hein, tu en laisses suffisamment pour la manipulation !

Valéna haussa les épaules, sans répondre, mais dans sa tête elle se disait que, peut-être juste une petite pincée, pour voir !

Lorsqu'elle revint avec son bécher de sucre, elle vit que son papy avait monté l'appareil à distillation. Le ballon dans lequel se ferait l'ébullition était posé dans un appareil que Valéna avait déjà vu mais sans s'y intéresser particulièrement. Elle demanda donc ce que c'était.

- C'est un chauffe-ballon électrique. Il a deux avantages sur le bec bunsen pour ce genre d'expérience : d'abord il chauffe de manière progressive et homogène, ensuite si le ballon venait à casser, et s'il contenait un liquide inflammable, comme de l'alcool par exemple, il n'y aurait pas d'incendie puisqu'il n'y aurait pas de flamme pour l'allumer.

- Tu veux bien m'expliquer comment se fait cette distillation ?

- Tout de suite. On va placer le mélange des liquides dans le ballon et l'amener à ébullition. La vapeur correspondant à chacun d'eux va se dégager à la température d'ébullition propre à chaque liquide. Par exemple, si c'est un mélange avec de l'eau qui bout, le thermomètre que l'on met en haut de la grosse colonne verticale va indiquer 100°C tout le temps que la vapeur d'eau arrivera. Cette propriété permet donc de séparer divers liquides mélangés. La circulation d'eau du robinet de bas en haut par les deux tuyaux qui pendent refroidit la vapeur pour qu'elle redonne le ou les liquide(s) recherché(s) mais cette fois pur(s).

- Bon. Aujourd'hui je peux préparer l'acide sulfurique ' Je vais faire attention !

- Si tu veux. On va en profiter pour constater à nouveau avec cet acide le dégagement de chaleur dont je t'ai déjà parlé.

Le grand-père demanda à sa petite-fille de prendre une grande pissette d'eau distillée et de verser 300 g de cette eau dans un grand bécher propre et sec de 800 ml.

- Tu te sers du grand tube de verre gradué jusqu'à un litre, l'éprouvette sur pied puisque chaque ml d'eau c'est aussi 1g.

Il tendit ensuite la pissette d'acide sulfurique à Valéna lorsqu'elle revint et dit :

- On ne doit jamais verser de l'eau sur cet acide. Jamais. Je te rappelle.

- Et pourquoi ? demanda Valéna qui avait oublié ce détail.

- L'eau entrerait immédiatement en ébullition et pourrait être projetée hors du flacon. D'où des dangers de brûlures !

- Tant que ça ?

- Oui. Tu vas juger par toi-même de  cet échauffement. L'eau de ton bécher est actuellement à la température de la pièce c'est-à-dire environ 20°C. Incline ton bécher un peu et verse ton acide lentement le long de sa paroi.

Valéna fit donc couler un long filet de cet acide très dangereux et comme il n'y avait aucun bruit dans le labo elle entendit distinctement en même temps un grésillement un peu sourd lorsque l'acide entrait dans l'eau.

- C'est l'acide qui chauffe l'eau, dit son papy. Pose ta pissette et approche ta main avec prudence de l'endroit où l'acide a touché le fond du bécher.

Valéna s'exécuta, et retira sa main comme par réflexe.

- Pff' ! C'est brûlant !

- C'est impressionnant, hein ? L'eau y est maintenant au moins à 60°C, sinon plus.

Valéna ne répondit pas, étonnée de constater une telle chose.

- Allez, continue ton addition jusqu'à doubler le volume d'eau.

Valéna, sous l'oeil attentif de son papy, fit son mélange avec toute la précaution nécessaire et sans oublier d'agiter le liquide.

- Je crois que c'est bon, dit-elle quand elle eut ajusté la hauteur du liquide dans le bécher.

- Bien. On peut lancer l'expérience, dit son papy.

Valéna versa l'eau sur le sucre qui se solubilisa facilement après une légère agitation. Elle ajouta le peroxyde de manganèse, une fine poudre de couleur noire, qui donna sa couleur au mélange mais ne sembla pas se dissoudre.

- La réaction va marcher quand même ? interrogea la jeune fille inquiète déjà devant cette constatation.

- Oui, grâce à l'acide que tu vas ajouter à chaud, répondit son papy.

Le bécher fut donc placé avec un thermomètre et un agitateur sur un bec bunsen et chauffé. Valéna se mit à remuer le liquide tout en suivant l'augmentation de température de celui-ci.

Lorsque le mélange fut prêt, sans ôter le bécher du bec bunsen, elle commença l'addition de la solution acide et une effervescence presque immédiate se manifesta. Tout se déroulait donc comme prévu sur le papier. Arriva le moment de la distillation.

- Voilà, c'est prêt, dit-elle en agitant une dernière fois le mélange final. 

- Bien. Apporte ton bécher sous la hotte. Fais attention il est lourd maintenant, en plus d'être très chaud.

Valéna souleva son bécher en faisant un petit effort et, après l'avoir placé sur une bonne épaisseur de papier filtre qu'elle avait posée sur sa main libre, l'amena près du ballon à distillation.

- Attends, lui dit son papy. Je vais transvaser ta solution.

Valéna observa la manoeuvre puis la mise en place du ballon.

- Allez on chauffe, dit le grand-père. Il faudra un peu de temps pour que l'ébullition commence. En attendant je vais te donner quelques explications chimiques. Viens au tableau.

Une fois sur place le grand-père allait reprendre ses explications quand Valéna l'interrompit tout à coup :

- Mn est 4+ dans MnO2.

- Exact, et rappelle-toi notre petite équation ox + n e- ' red. Eh bien, MnO2 est un oxydant puissant au contact de l'acide sulfurique... L'ox de l'équation est alors Mn4+ qui, en captant deux électrons, devient Mn2+ et perd alors tout son oxygène. Je te détaille sa réaction simplifiée : au départ il y a le mélange acide MnO2 + H+, d'accord ?

- D'accord.

- On récupère donc ce cation manganèse Mn2+ et l'oxygène qu'il a laissé partir, à savoir, 2 O. Puisque la réaction met en présence des atomes O et H il va se former de l'eau entre eux comme d'habitude. J'écris les diverses étapes très grossièrement :

            MnO2 + H+ Mn2+ + 2 O + H+ Mn2+ + H2O + O

Valéna intervint :

- Tu dois mettre 2 H+ pour avoir autant de signes +, de chaque côté de la première flèche, dit-elle, montrant ainsi qu'elle avait bien enregistré les exemples que lui avait donné son papy les jours précédents.

- C'est juste. Je les écris et je résume :

                                                             MnO2 + 2 H+ Mn2+ + H2O + O

- Dix sur dix, papy ! Tu as bien travaillé parce que tu n'as pas perdu d'atomes non plus.

- Ouf !... Comme tu le vois ici il y a un oxygène O resté seul ; c'est lui qui va maintenant attaquer l'hydrogène du sucre pour faire de l'eau à son tour.

- Ah oui ! Et qu'est-ce qu'on obtient quand la réaction est finie ?

- Un mélange de produits dont, déjà, de l'acide formique. Et si on doit distiller une première fois c'est d'abord pour compléter la réaction par chauffage et surtout pour séparer le solide MnO2 resté intact dans le liquide qui servira ensuite. Retournons voir la distillation.

Devant l'appareil ils virent que le liquide noir chauffé dans le ballon commençait à frémir.

- La vapeur ne va plus tarder à arriver en quantité en haut de la colonne. Dans cette expérience, l'acide formique a une température d'ébullition un tout petit peu plus élevée que celle de l'eau. C'est donc l'eau qui partira en premier. À quelle température déjà ?

- Ben, 100 degrés, tiens !

- Parfait.

- On ne changera pas de bécher pour avoir l'acide alors ?

- Non, pas cette fois car on doit récupérer un liquide, sans savoir ce qu'il contient précisément.

Ils restèrent attendre que l'ébullition commence.

- C'est pas très rapide la distillation, constata Valéna qui voyait qu'il n'y avait que des grosses gouttes qui tombaient une par une régulièrement dans le bécher de récupération.

- Non, je sais bien.

- On va attendre la suite des évènements avec une histoire, si tu veux bien.

- C'est une très bonne idée !

- Le contraire m'aurait étonné !

Valéna sourit, attentive déjà.

- Bon. Cette histoire commence en France avec un collaborateur de Lavoisier. Cet homme, nommé de Fourcroy, était un travailleur acharné, intéressé par la médecine mais sans jamais la pratiquer sinon d'une manière assez lugubre comme tu vas le voir dans un instant. Il eut de la chance de se faire remarquer pour son zèle au travail par le secrétaire de la Société Royale de Médecine, et cette dernière lui paya alors ses études. Mais notre homme resta quand même plus attiré par l'enseignement de la chimie. Lorsqu'il fut dans sa trentaine il eut l'idée assez curieuse de voir comment la viande pourrissait. Et sa position de savant lui permit d'aller faire une partie de ses courses dans un endroit auquel tu ne penseras jamais !

- Pas un abattoir ?

- Non. Il allait prélever des cadavres dans un cimetière parisien !

- Oh, berk !

- Ce n'est pas très appétissant en effet. Bref ! Notre chimiste traite les chairs récupérées de diverses façons, par la chaleur, par de l'eau, par de l'alcool, par des acides, par des bases etc. Il va même jusqu'à utiliser du sang pourri pour l'injecter dans les animaux vivants pour voir comment ceux-ci réagissent.

Valéna intervint :

- C'est pas bien ça ! Il était un peu fou peut-être ?

- Non, pas du tout. Un savant peut choisir ses sujets de recherche. Aujourd'hui, il ne pourrait heureusement pas faire la même chose, mais tant que c'est sérieux et pour l'avancement des sciences, puisqu'à chacune des expériences réalisées il en fait bien sûr un compte rendu détaillé, cela constitue un supplément de savoir. Bref, comme tous les animaux de Fourcroy meurent, ses expériences s'arrêtent là. Un dernier mot encore, notre homme s'intéresse aussi à l'urine des oiseaux, des lions, des serpents etc. Drôles de manipulations quand même ! Enfin !... Et si je continuais avec du surnaturel ?

- Tu n'y crois pas au surnaturel. Tu me l'as dit souvent.

- C'est une façon de parler pour maintenant !

- C'est quoi alors ?

- Je t'explique : au début des années 1800, il était admis que seul un être vivant pouvait fabriquer une matière naturelle, végétale ou animale, que renferme son corps. Le très grand savant suédois Berzelius l'avait dit et personne ne pouvait imaginer qu'il puisse avoir tort. Or, miracle, en 1828 le chimiste allemand Friedrich Wöhler parvient à transformer par hasard un composé minéral contenant 4 atomes H, 1 C, 2 N et 1 O en une substance nouvelle, composée des mêmes atomes et en même quantité, à laquelle il donne la formule CO(NH2)2. Il appelle ce nouveau produit urée, et quand il en parle il dit urine chimique. Urée, urine, c'est la même famille, et comme tu vois ces deux produits ont eu aussi un grand rôle dans les progrès de la chimie.

- Tu veux parler du phosphore de l'autre jour ?

- Oui. C'est très bien de t'en rappeler.

Valéna qui surveillait en même temps la distillation  vit qu'il y avait du nouveau :

- Papy, je crois que la température a monté un petit peu. Je vais vérifier le pH.

- Vas-y.

Valéna plaça son bout de papier sous une des gouttes qui depuis quelques instants arrivaient rapidement et très régulièrement. Une coloration apparut qui tirait sur le rouge.

- Ça y est, dit Valéna, c'est acide.

- Parfait.

Son papy reprit l'histoire en cours :

- L'urée était connue depuis l'époque de Lavoisier. Tu te rappelles le pharmacien qui faisait des expériences dans le Jardin du Roi ?

- Celui qui a fait découvrir la chimie au jeune Lavoisier ?

- Oui. Il s'appelait Rouelle. Il avait extrait un produit inconnu des urines, d'où le nom qu'il lui avait donné : urée !

- Comment il avait fait ?

- Je ne sais pas. Il faut dire que je n'ai jamais cherché à le savoir non plus. Passons là-dessus si tu veux bien. Je continue avec Wöhler. Cet homme était un personnage pas très beau mais du genre assez décontracté ou cool, comme on dit aujourd'hui. Chose étonnante, il n'a jamais suivi de cours de chimie.

- Comment il a fait alors ?

- Il a lu tous les livres de chimie que possédait son père.

- Sans faire d'expériences en même temps ?

- Si, quand même, puisqu'il s'était construit un petit labo de chimie à la maison. Et il est devenu professeur par la suite. Tu le sais déjà depuis Arrhenius, quand un chercheur annonce des résultats nouveaux, il les partage avec les autres savants en les décrivant dans des journaux spécialisés. Le monde des chercheurs scientifiques est ainsi en relation permanente. Pour cette raison, les travaux sur les composés minéraux qui fournissent des composés organiques se sont très vite développés. Wöhler entra ainsi en relation avec un autre grand chimiste allemand du nom de Liebig qui manipulait des produits de la même famille. Liebig fut l'un des premiers scientifiques à s'intéresser à la chimie des corps vivants, la physiologie, comme on dit. Il est célèbre pour avoir mis au point un extrait de viande qui sert encore en cuisine et auquel on a donné son nom. Il a été aussi le premier au monde à composer des équipes de recherche dans lesquelles il y avait des étudiants. C'était un homme très autoritaire et au caractère quasiment opposé à celui de Wöhler. Bien que leur première rencontre n'avait pas été très amicale, tous les deux réussirent à se comprendre par la suite et restèrent amis pour le reste de leur vie. Wöhler n'avait alors pas peur de faire remarquer à Liebig qu'en étant coléreux il se faisait mal au foie et qu'il s'énervait facilement. « Imaginez-vous, lui dit-il en plus un jour, vers 1900, quand tous les deux nous serons transformés en acide carbonique, ammoniaque et eau, et nos cendres à la merci de chiens qui nous auront déterrés ! » Bel exemple d'humour de chimistes, tu ne trouves pas ?

- Oui, très gai en plus !

- Tu en veux un autre, moins macabre ?

- Oui, s'il l'est vraiment.

- Tu jugeras. On le trouve dans un livre du grand écrivain français Flaubert. Il parle de deux hommes, l'un s'appelle Bouvard et l'autre Pécuchet. Tous les deux sont curieux de tout et un peu dépassés par la vie. Un jour ils apprennent que leur corps est constitué de produits chimiques. Ils sont abasourdis et font le rapprochement suivant : du phosphore comme les allumettes, de l'albumine comme les blancs d'oeufs, du gaz hydrogène comme les réverbères !

- C'est plus rigolo, ça.

- Bien. Ce n'est pas le tout. Et ta distillation encore ?

Le bécher de récupération était maintenant presque à demi plein.

- Allez, on peut arrêter, dit le grand-père. Il y a assez de liquide pour finir la manipulation.

Valéna récupéra donc le bécher contenant le liquide à traiter tandis que son papy débranchait le chauffage sur le chauffe-ballon.

- On va laisser refroidir notre verrerie. Quel est le programme maintenant ? demanda-t-il.

Valéna reprit le papier du mode opératoire et lut :

- Le liquide distillé est saturé par du carbonate de sodium et on évapore à sec.

- Okay ! Tu ajoutes le carbonate avec ta spatule, en douceur.

Valéna commença l'addition et vit une forte effervescence se manifester aussitôt.

- Tu continues jusqu'à plus aucun dégagement et tu ajoutes un bon peu en supplément pour assurer que c'est suffisamment basique. Un chimiste dira que tu auras ainsi saturé le mélange. Moi je prépare un bec bunsen sous la hotte pour l'évaporation à sec.

Quelques instants plus tard l'ébullition en question, la dernière, était en cours.

- On doit attendre encore un petit bout de temps. Et, puisque on y est, si tu allais nous faire un petit pipi pour une étude chimique personnalisée ?

- Quoi ? Tu veux vraiment que je fasse ça ?

- Je te le propose. Si tu ne veux ou peux pas, on s'arrête là et on n'en parle plus.

- On va faire des réactions chimiques avec ce pipi ?

- Bien sûr ! On va même en extraire de l'urée, le produit découvert par Rouelle et préparé par Wöhler. 

- Là, je veux bien. Je suis curieuse de voir ça !

- Bien. Je savais que tu serais intéressée ! Allez, tu prends un bécher propre et sec, tu fais ta petite affaire, les toilettes sont dans le couloir, à droite tout de suite en sortant, je t'attends ici.

Lorsqu'elle fut de retour, Valéna avait en main son bécher presque à moitié rempli de son urine.

Son papy remarqua :

- Couleur magnifique que ce jaune clair. Aucun trouble. C'est bien. On dirait du vin blanc ! Tu sais déjà que ce pipi a une odeur particulière, mais sais-tu qu'il a un goût un peu amer et...

Valéna qui ne s'attendait pas à cette possibilité d'expérience lui coupa la parole, comme par un cri du coeur :

- Hein ? Je ne vais pas le goûter quand même ! dit-elle.

- Je n'allais pas non plus te le demander, mais comme tu le vois d'autres l'ont fait pour toi !

- Berk !

- C'était pour la science ! Tu veux vérifier le pH pour commencer ?

Valéna prit un peu de papier pH et un agitateur. Elle trempa celui-ci dans son pipi puis déposa une goutte sur le papier et compara la couleur à celles représentées sur la boîte.

- C'est acide, la couleur du papier est jaune orange, pH entre 5 et 6.

- Bien. Cette acidité est due à un phosphate acide de sodium, un composé que tu connais déjà, le Na2HPO4 de ta première leçon de chimie.

- Ah oui ! Parce que l'acide phosphorique est trois fois acide.

- Oui. Mais l'urine, c'est surtout de l'eau : il y en a environ 950 g dans un litre. La quantité d'urée est d'environ 25 g par litre. Il y a aussi plusieurs autres produits chimiques comme du sel NaCl. Si on la laisse vieillir, le mélange va dégager de l'ammoniac NH3 et se transformer en un liquide encore plus acide dont la couleur va devenir orangée. J'ai d'ailleurs une histoire à te raconter à ce sujet.

- Celle que tu m'avais promise avant de venir ici ?

- Oui. Et elle est vraiment triste' très, très triste ! Lamentable même !

Valéna avait déjà pris un air sombre. Mais elle se reprit :

- C'est encore une blague, je te connais, dit-elle.

- Là, pas du tout.

- Elle peut me faire pleurer alors ?

Sans attendre la réponse, sa curiosité étant la plus forte, elle ajouta :

- Je veux bien t'écouter.

- Voilà. Dans un couvent il y a bien longtemps, un religieux fut accusé de meurtre.

- Ben, ça commence bien !

- Et ça continue. L'homme devait forcément être jugé et naturellement à cette époque condamné à mort. Mais le supérieur du couvent qui était un alchimiste passionné lui proposa le marché spécial suivant : « Tu n'auras pas de condamnation à mort si, en échange, tu restes ta vie durant enfermé dans un cachot. »

- C'est presque plus normal ça, non ?

- Attends, ce n'est pas tout. Le supérieur ajouta : « Pendant ta détention tu n'auras rien à manger et tu ne devras boire rien d'autre que ton urine. »

- Boire du pipi, berk ! Et c'est un religieux qui demande ça ?

- Bof ! A cette époque, il y avait des religieux, heu?  comment dire, moins ou plus... religieux que d'autres ! Le meurtrier accepta le marché, préférant souffrir de la faim et de la soif plutôt que d'être exécuté. Mais après quelques jours sa faim devint si importante qu'il commença à perdre la raison. Il faut dire aussi qu'il buvait des urines qui devenaient de plus en plus concentrées et rouges et qui lui brûlaient la gorge le faisant hurler de douleur. Il ne put donc continuer sa triste peine bien longtemps. Au cinquième jour le malheureux fut retrouvé mort.

- Heureusement ! Quel supplice pour lui !

- Oui. Et sais-tu ce que cet alchimiste tortionnaire avait en tête lorsqu'il proposa cette peine ?

- Une vengeance ?

- Pas du tout. Il voulait récupérer les restes de l'urine du prisonnier pour faire diverses expériences.

- J'espère qu'elles n'ont pas marché !

- Là, c'est un mystère. Personne n'a jamais su ce qu'il avait fait avec. Toujours est-il que l'alchimiste déclara quelque temps plus tard qu'il avait découvert un liquide capable de tout dissoudre. Et il a gardé son secret, qui n'en était pas un d'ailleurs.

- Ah bon ?

- Réfléchis un peu. Dans quel récipient peut-on conserver un produit pareil ?

- Je ne comprends pas.

- Un liquide qui dissout tout va forcément dissoudre le verre ou le métal du flacon dans lequel on va l'enfermer !

- Ah, ben oui !

- Notre alchimiste était forcément un escroc, comme beaucoup en ces temps-là.

- C'est vrai.

- Tu veux un autre exemple ?

- Plus gai ?

- Farfelu même. Voici la recette insensée d'un alchimiste pour fabriquer heu ? une surprise pour toi, tu vas voir : on prépare un mélange de mercure Hg et d'or Au que l'on place dans un récipient qui est d'une forme ovale aussi parfaite que celle d'un oeuf. Le tout est chauffé dans un four. Au bout de six mois on obtient une poudre noire, et au bout de deux cents quatre vingt jours...

Son papy s'arrêta, ce qui fit réagir sa petite fille :

- Alors ?

- Au bout de deux cents quatre vingt jours on obtient un...

- Papy, tu n'es pas drôle !

- Si ! parce qu'on obtient un poulet qui...

- N'importe quoi, l'interrompit Valéna en haussant les épaules.

- ...qui a la tête rouge, les plumes blanches et les pattes noires, termina son papy.

Tous les deux se mirent à rire de bon coeur.

Il y eut un long moment de silence ensuite, chacun étant dans ses pensées, Valéna dans l'histoire, son papy prévoyant déjà la suite de leur manipulation.

- Allez. Je crois que l'on peut terminer notre travail en cours, dit-il en désignant le bécher qui ne contenait plus qu'un solide blanchâtre. C'est un composé carbonaté, ajouta-t-il.

- D'accord, dit Valéna. Je dois ajouter de l'acide sulfurique encore, je crois. Je relis : mmmm... on récupère ensuite sept parties du solide sur lequel on verse dix parties d'acide sulfurique concentré et quatre parties d'eau. Le solide se dissout dans une grande effervescence puis la solution obtenue est ensuite distillée une dernière fois pour récupérer l'acide formique. J'y vais.

Après une nouvelle et très vive effervescence au contact de l'acide concentré, puis une bonne agitation en présence de la quantité d'eau prévue, le mélange final totalement liquide fut mis dans un nouveau ballon pour l'ultime distillation.

- On ne va pas attendre la fin de l'expérience, dit le grand-père. Dès qu'il y aura suffisamment d'acide formique pur, on arrêtera. Tu feras un ou deux tests avec. Pendant ce temps on va essayer d'extraire l'urée de ton pipi. Comme on ne fait pas de chimie organique dans ce labo, je vais prendre un livre ancien du temps où la chimie n'était pas encore aussi développée que maintenant. On y trouve de vieilles recettes sur tout.

Le grand-père se dirigea vers son bureau, et remarquant que Valéna observait le thermomètre, il lui dit :

- Le plus simple sera encore de vérifier le pH des gouttes pour contrôler l'arrivée de l'acide. Tu peux d'ailleurs faire tout de suite un premier test.

Valéna prit un morceau de papier pH qu'elle plaça à la sortie de la colonne de condensation des vapeurs et annonça :

- C'est celui de l'eau, pH égale 7.

De son bureau le grand-père ne répondit pas, occupé qu'il était à parcourir une page d'un livre qu'il venait d'ouvrir, et qui n'était pas tout jeune vue sa couleur et son état.

- J'ai trouvé une méthode, dit-il tout à coup à voix haute. Elle permet, d'obtenir environ quelques grammes de nitrate d'urée. Je la simplifie un peu. Tu notes s'il te plaît.

- Attends que j'aille à la paillasse, dit Valéna.

Son papy se mit à parler fort et plus lentement lorsque la jeune fille fut prête :

- « Par évaporation, on réduit 500 g d'urine à 40 g environ. Au sirop obtenu...

- Un sirop ? fit remarquer Valéna brusquement.

- On dit ça pour un liquide épais on ajoute, une fois refroidi, trois fois son poids d'alcool à 36°B en mélangeant bien. Le mélange est alors filtré. Le liquide récupéré est évaporé au bain-marie afin d'éliminer l'alcool. Au nouveau sirop obtenu on ajoute un même poids d'acide nitrique tout en agitant. Il se forme un précipité cristallin de nitrate d'urée que l'on filtre et laisse sécher ensuite. »

- C'est noté, dit Valéna à son tour à voix haute. Je relis...

À la relecture elle remarqua qu'il faudrait peut-être attendre quelques heures de chauffage encore. Elle s'en inquiéta auprès de son papy qui revenait du bureau.

- Ce ne sera pas si long. On trouvera de quoi s'occuper pour attendre. Tu ne verras pas le temps passer.

- C'est bon. Je vais peser les 500 g  demanda-t-elle.

- Impossible. Ton bécher contient combien ?

- 50 ml à peu près.

- On fait comme si cela faisait environ 50 g.

- Pourquoi ça ?

- L'urine contient beaucoup d'eau, or un litre d'eau pèse un kilo. Donc 50 ml pèseront 50g et toc ! C'est simple comme tout et ce sera sans doute suffisant pour nous. Tu verses l'urine dans un bécher plus grand et tu le mets sous la hotte à chauffer.

- D'accord.

Valéna alluma le bec bunsen sous le bécher avec les allumettes laissées par son papy et s'inquiéta de la suite du travail.

- Comment on fait un bain-marie ici ?

- Une petite bassine presque pleine d'eau que l'on chauffe et dans laquelle tu vas placer ton bécher. D'ailleurs on va le préparer tout de suite pour ne pas perdre de temps.

Le grand-père alla chercher l'ustensile, le remplit à moitié, et le plaça sur un trépied au-dessus d'un bec bunsen qu'il alluma aussitôt.

Il fallait maintenant attendre.

Valéna dit :

- Je vais voir la température de distillation. Elle est à 100°C dit-elle à voix haute après quelques instants.

- C'est encore de l'eau qui passe. Combien reste-t-il de liquide bouillant ?

- Plus grand-chose.

- Bien. Alors tu peux rester sur place. Dès que la température grimpera un peu, tu vérifieras encore le pH des gouttes et aussitôt que tu auras la bonne coloration tu changeras le bécher.

- Okay !

Il fallut attendre un certain temps qui parut très long à Valéna pour voir la manipulation se terminer. Enfin, il n'y avait presque plus rien à bouillir dans le ballon, mais il y avait un bon fond d'acide formique récupéré.

- Il y en a assez pour ce qu'on a à faire, dit le grand-père. J'arrête le chauffage et toi tu prends le bécher d'acide. Tu pourras sentir le liquide de pas trop près puis y ajouter un peu de sulfate cuivrique.

- Ça fera quoi ?

- L'acide formique est un réducteur au contact de l'ion cuivrique Cu2+. Tu dois donc voir la disparition de la couleur bleue de la solution de celui-ci comme tu l'as déjà vue avec les clous de fer.

- Et comment je fais ?

- Tu verses un peu d'acide au fond d'un tube à essais et tu y fais tomber, une à une, des gouttes de la solution de sulfate de cuivre, en admirant le spectacle.

Valéna commença par vérifier l'odeur de l'acide en mettant son nez au-dessus de l'ouverture du ballon.

- C'est une drôle d'odeur et elle pique le nez.

- Au fait... Tu sais pourquoi un acide pique ? demanda innocemment le grand-père.

- Je t'écoute.

- Parce qu'il contient des pointes !

- N'importe quoi !

- Ce n'est pas de moi ! C'est d'un célèbre alchimiste du nom de Libavius.

- Encore un nom en -ius ?

- Eh oui ! Pur hasard ! Notre alchimiste disait que l'acide a des pointes puisque, tiens-toi bien, si on le goûte, on constate qu'il fait des picotements sur la langue !

Valéna se mit à rire.

- N'importe quoi ! répéta-t-elle.

Plus sérieuse, elle continua ses tests en prenant une pissette de la solution cuivrique et plaça le tube à essais à hauteur de ses yeux. Elle fit tomber une première goutte et observa sans rien dire, puis fit tomber une seconde goutte, une troisième, et toute une série.

- Alors ? demanda son papy.

- Regarde, dit Valéna en lui tendant le tube. Les premières gouttes cuivriques se sont décolorées dès qu'elles étaient dans l'acide, puis la dernière quantité que j'ai ajoutée a laissé cette légère couleur bleue. 

- C'est normal parce qu'il n'y a plus assez d'acide pour réduire le cuivre. Donc, ayant vérifié deux des qualités caractéristiques prévues de l'acide formique, tu peux assurer que ta préparation a bien marché. Chapeau, la chimiste !

Valéna était contente. Décidément, la chimie lui réussissait très bien, et les expériences qu'elle faisait étaient toujours une grande découverte. Elle resta songeuse un moment.

Son papy la sortit de sa rêverie.

- À part cela, où en est l'évaporation du pipi ?

Valéna observa le bécher :

- Il en reste encore.

- Prends l'agitateur et remue le liquide en faisant attention à ne pas te brûler.

Valéna s'exécuta et dit :

- C'est encore un peu liquide.

- Alors on attend.

- Je dois utiliser de l'alcool à 36°B. C'est quoi ?

- Ici, les degrés de « Monsieur » Baumé mesurent la quantité d'alcool qu'il peut y avoir dans une solution. Par exemple, quand ton papy se prépare un petit grog avec de l'eau chaude et de l'alcool, c'est-à-dire du rhum ou du calvados, il peut mettre plus ou moins de ces derniers.

- Et combien tu mets ?

- Comment dire, heu ? mon degré Baumé final est fonction de la distance qui me sépare de ta mamie.

- Si elle te surveille, ton grog a un petit degré Baumé alors !

- Comment t'as deviné ?

- Papy, t'es un grand coquin !

- Tu crois ?

Quelques minutes plus tard, Valéna remua à nouveau son agitateur et trouva cette fois qu'il fallait faire un effort plus grand pour faire bouger le liquide. Elle dit :

- Je crois que le sirop est là.

- Parfait. Tu le laisses refroidir un peu.

- Ce sera long ?

Attendre ! C'est toujours trop long quand on est pressée d'obtenir le résultat qui va faire notre bonheur. Il fallait en plus verser de l'alcool dans ce genre de sirop aussi exceptionnel !

Le grand-père vint à son secours.

- Tu n'as qu'à faire couler un filet d'eau du robinet sur les parois extérieures de ton bécher afin de gagner du temps, dit-il. Je vais chercher ton alcool pendant ce temps.

- Mais comment je fais, le bécher va être très chaud.

- Tu le tiens par les bords avec une bonne pince en bois et tu le places sous l'eau en faisant des mouvements en rond avec la pince.

Valéna se lança avec attention dans cette expérience et quelques minutes plus tard annonça que le sirop d'urine était tiède. Entre temps son papy avait déposé une pissette d'alcool près d'elle.

- Je peux en verser maintenant ?

- C'est toi qui décides.

- J'y vais.

Elle ajouta donc le réactif et vit le sirop se troubler.

- Pourquoi ça devient trouble papy ?

- Parce que tu as changé la nature du liquide. Certains des produits qui sont dissous dans l'eau de l'urine précipitent quand la solution devient alcoolisée. C'est l'inverse de ce qui se passe avec le pastis !

- Je filtre alors ?

- Oui, et tu récupères le liquide qui va passer au travers du filtre. C'est lui qui va servir pour la suite.

- Oui, je sais.

- Très bien. Je n'ai rien dit !

Valéna prépara son entonnoir, le support et le filtre et renversa le sirop alcoolisé sur ce dernier. La filtration se fit rapidement, à la grande satisfaction de l'adolescente, qui termina comme prévu par le petit lavage à l'alcool.

- Le bain-marie est prêt ? demanda-t-elle ensuite.

- Il t'attend depuis un petit moment.

Valéna disposa lentement le nouveau bécher contenant le liquide alcoolique nouvellement filtré très progressivement dans l'eau qui bouillait doucement.

- L'alcool va partir assez vite je pense, dit son papy.

- Tant mieux. Qu'est-ce qu'on fait en attendant ?

- Je vais te parler de quelques caractéristiques des molécules de la chimie organique. C'est bien joli de faire des manipulations, mais comprendre ce qui se passe, c'est tout aussi important. Viens au tableau étudier les formules que tu as découvertes jusqu'à maintenant.

Devant le tableau, comme à l'habitude, Valéna prit un siège et s'installa, un coude sur la paillasse, tandis que son papy, une brosse à la main, effaçait les traces des dernières explications écrites.

- Bon, dit-il en prenant un feutre. J'écris les formules moléculaires que tu as rencontrées : l'alcool C2H5OH que tu connais depuis l'autre jour, le saccharose C12H22O11, le glucose C6H12O6, l'acide formique HCO2H et l'urée CO(NH2)2. Comme tu le vois, dans ces formules on retrouve souvent les atomes H, C, O, et un peu moins l'atome N. Ce sont les quatre atomes essentiels de la chimie organique. Parmi eux, le plus important est C parce que c'est autour de lui que vont se placer tous les autres et même d'autres C. Dans ce dernier cas il y a alors formation d'une chaîne type -C-C-C-C-.

- D'autres C ? Comment ça peut se faire ?

- C'est l'originalité de la chimie du carbone. Imagine que les atomes ont des bras pour faire des accrochages. Le principe est le suivant : C, le chef par principe, possèdera quatre bras, N trois, O deux et H un seul. C'est facile à retenir si tu revois leur place dans le Tableau Périodique *. C'est direct pour H et C : H colonne IA et C colonne IVA. Pour les deux autres tu dois faire la même chose que pour les anions.

- Je me rappelle. Il faut faire un calcul avec la dernière colonne VIIIA. Attends.

Valéna se leva, chercha des yeux les atomes N et O dans le Tableau Périodique affiché sur le mur.

- N est dans la colonne VA, ça fait VIIIA-VA = III, et O colonne VIA ça fait VIIIA-VIA = II.

- Parfait, demoiselle.

- C'était facile.

- Tant mieux. Tiens, l'urée va être une bonne illustration de cela. Je vais dessiner la formule au tableau en représentant tous les accrochages sous la forme de traits.

Le grand-père commença son dessin, en disant :

- C, je répète, doit toujours être mis en premier pour pouvoir placer les autres atomes.

Il représenta ensuite la formule en ajoutant :

- Pour toutes les molécules organiques, ce principe sera respecté, toujours !

Il répéta trois fois le mot en cognant un doigt sur le tableau.

Valéna ne put s'empêcher de remarquer que le dessin prenait beaucoup de place.

- C'est normal. Les chimistes appellent cela une formule développée. Ici elle est à son maximum. Mais il n'est pas toujours utile de faire cela. Par contre, c'est parfois une vraie nécessité.

- Ah bon ?

- Oui. Quand on a vu le glucose je t'ai dit que la place des atomes avait de l'importance. Je vais te donner un exemple plus facile à comprendre avec la molécule imaginaire Cabde à un seul atome de carbone. Celui-ci se trouve, en réalité, au centre d'un cube "théorique" et étend ses bras vers les 4 sommets d'un tétraèdre noir comme te le montre le dessin. Une bonne image en est un tas de 4 billes. On parle alors de carbone tétraédrique. Je peux présenter cette Cabde en tant que numéro 1, à gauche devant un miroir, comme sur le croquis du dessous. Faisant pareillement avec les lettres F et A du premier croquis tu vois que F donne une image qui ne se superpose pas à l'originale contrairement à A. C'est aussi ce que fait Cabde. Les propriétés chimiques et physiques de la forme possible numéro 2, l'image de Cabde,  sont dès lors différentes. Et pourtant la formule, formule que les chimistes appellent formule brute, n'a pas changé puisque a, b, d et e font une liaison chacun avec l'atome C. Une telle propriété est appelée chiralité. On écrit ch mais on le prononce comme k. Elle a pour origine un mot grec qui veut dire main. Main gauche et main droite en sont en effet la première illustration de cette propriété.

- Papy, je crois que je préfère la chimie minérale.

- Aujourd'hui sans doute. Mais tu pourrais changer d'avis quand tu découvriras la formidable puissance de cette chimie organique pour fabriquer des remèdes, des plastiques, des peintures et même des produits de beauté.

- Des produits de beauté sont des produits chimiques ?

- Je crois qu'il n'y a pas de pires mélanges chimiques ! Avoue que c'est curieux : les gens ont peur des produits chimiques et adorent ces produits de beauté ! Mais parlons d'autre chose. Pour l'instant, tu me ferais bien un petit dessin de la formule développée de l'acide formique, non ?

- Je veux bien.

Valéna prit le feutre que lui tendait son papy.

- Dis-moi  en même temps ce que tu fais.

La petite fille repéra d'abord la formule HCO2H écrite sur le tableau.

- Je vais d'abord séparer les atomes. J'écris HCOOH. Je place C en premier. Je fais comme une croix autour de lui pour avoir les quatre bras.

- Si tu veux.

- Je place un H à gauche de C. Il prend un bras. Il en reste trois. Je mets le premier O au-dessous de C, comme tu l'as fait avec l'urée. Mais O a besoin de deux accrochages. Donc je déplace le bras libre du haut.

- Au lieu d'accrochage tu peux dire liaison, comme les savants.

- D'accord. Donc deux liaisons entre C et O. Je place le deuxième O sur la droite de C et heu... le dernier H forcément tout à droite pour qu'il y ait deux liaisons sur cet O et une seule sur H. C'est bon ?

- Je dirais même plus, c'est juste !

Valéna observant son dessin sourit mais ne dit rien.

Son papy continua :

- Ce produit est donc un acide. L'explication est devant tes yeux : le premier H est lié au carbone, au chef, il ne pourra pas s'en détacher facilement. Par contre l'oxygène lie l'autre H moins fortement, donc ce dernier a le droit de partir à l'occasion. C'est comme ça !

- Bon. J'ai envie de faire la molécule d'alcool aussi.

- C'est toi qui commandes !

Valéna, comme à l'instant précédent, commença par dire la formule en comptant tous ses atomes : 2 C, 6 H, 1 O, puis elle pensa la suite tout haut en écrivant :

- Je place le premier C au milieu d'une croix. Je peux placer le deuxième C à sa gauche. Je complète une deuxième croix autour de lui. Je mets O à droite du premier C avec un trait à sa droite aussi, et il me reste tous les H. Facile ! Trois, autour du premier C, deux autour du second et un dernier après O. C'est bon ?

- Je dirais même plus, c'est...

- Juste !

- Tout juste, chipie ! Tu pourrais dire en plus que l'alcool peut perdre son dernier H pour la même raison que l'acide, hein ?

- Ben oui puisque c'est pareil pour son OH.

- Pas tout à fait ; mais c'est vrai que l'alcool est seulement un tout petit peu acide.

- Pourquoi ?

- Je ne vais pas te l'expliquer parce que cela n'a pas d'importance pour toi. Par contre, tu peux remarquer qu'il y a une grosse différence entre l'acide et l'alcool en ce qui concerne les liaisons sur le C relié au groupe O-H. Retiens donc seulement cela : tout est une question de genre et de nombre de liaisons entre les atomes.

Valéna ne dit rien, ne demandant pas mieux de passer sur les explications trop techniques.

- Te rappelles-tu l'expérience de la bonne odeur de pomme de ta seconde séance ?

- Oui. Tu m'avais dit que c'était une préparation secrète.

- Je peux t'en donner le secret maintenant, si tu veux.

- Parce que c'était de la chimie organique ?

- Oui. J'avais mélangé de l'acétate de sodium CH3CO2Na, un sel dérivé du vinaigre...

- Le vinaigre est une molécule organique ? s'étonna Valéna.

- Mais oui ! C'est un acide pas très fort appelé acide acétique et de formule CH3CO2H. Par réaction avec la soude il donne ce sel acétate et de l'eau forcément. Donc j'avais mélangé ce dernier sel avec de l'alcool ordinaire, l'éthanol dont tu viens de dessiner la formule C2H5OH développée. Lorsque tu as ajouté l'acide sulfurique, un acide très fort, celui-ci a libéré l'acide acétique parce que... ?

Le grand-père attendit une réponse qui ne vint pas.

- Parce que quoi ? demanda sa petite-fille.

- Parce qu'un acide fort chasse un acide faible, demoiselle ! Tu ne t'en souviens pas ?

- Je n'y ai pas pensé !

- Alors je répète ce principe important en chimie : un acide fort déplace un acide faible de son sel, comme une base forte le fait pour une base faible. Essaie de t'en souvenir comme tu as sans doute retenu la morale d'une célèbre fable de La Fontaine : la raison du plus fort...

- Est toujours la meilleure.

- Voilà ! Tout est dit ! Je termine donc mon explication en écrivant au tableau la réaction qui se fait après libération de l'acide, grâce à la formation d'une molécule d'eau, ce qui te rappellera quelque chose à la façon dont je vais la présenter. 

Comme lors de la première séance, le grand-père plaça les molécules réactives de manière à faire apparaître HOH. Valéna intervint alors :

- C'est comme avec la réaction acide plus base, dit-elle.

- Oui, presque exactement. La différence est qu'ici il ne s'agit plus d'un sel qui se forme. Il s'agit d'un... désolé pour ce nouveau nom bizarre, d'un ester. Son nom est alors acétate d'éthyle ! Allez, on le lui pardonne, il sent tellement bon !

Valéna ne dit rien, les yeux fixés sur les formules qui, à son goût, devenaient un peu trop difficiles à comprendre avec leur grand nombre d'atomes. Elle finit par s'en inquiéter auprès de son papy :

- On va en avoir encore des formules comme ça ?

- Non. Je voulais seulement compléter ton instruction par rapport à ton travail expérimental. C'était la moindre des choses.

- Ah, bon ! Ce que j'aimerais faire quand même c'est essayer aussi de représenter la formule du glucose C6H12O6.

- Si tu veux. Mais, pour gagner du temps, je dois quand même t'aider tout de suite en te disant que le motif CHOH se répète quatre fois, et de la même façon, au milieu de la molécule.

- Bon. Est-ce que je peux aligner le six atomes C en les collant les uns avec les autres d'abord ?

- Oui, c'est ce qu'il y a de plus simple.

Valéna traça une ligne de six atomes C, puis dit en faisant son dessin :

- Pour les CHOH je place un H dessous C et le OH au-dessus. Comme ça il y a une seule liaison pour H et deux pour O. Voilà. Je les encadre pour faire joli.

- D'accord. Tu comptes maintenant le nombre d'atomes C, H et O qui restent.

- Heu? deux C forcément, deux O aussi et quatre H Tiens ! ça pourrait faire deux fois CHOH comme pour les quatre premiers atomes C.

Son papy ne disant rien, elle essaya de compléter son dessin sur un premier atome de carbone et s'aperçut qu'il y avait un problème :

- Ce n'est pas possible parce que C n'a plus que trois liaisons.

- Et si tu prévoyais une double liaison sur O, pour libérer un atome H ?

- Pour changer par deux fois CH2O ?

- Oui.

Valéna effaça le H lié à O et le plaça à gauche de C, mais elle s'aperçut alors qu'une fois encore ce ne serait pas une solution :

- Heu? pas possible parce que maintenant il faudrait cinq liaisons sur C...

Son papy intervint une nouvelle fois :

- Si tu plaçais seulement les deux O d'abord ? Avec eux, tu as deux possibilités de liaisons, l'une double et l'autre deux fois simple. Essaie les deux cas, chacun à une extrémité.

Elle suivit les conseils de son papy :

- Là, c'est simple. Il y a forcément un HCO à gauche et un CH2OH à droite.

Elle compléta la formule en la modifiant un peu puis toute contente elle se tourna vers son papy :

- C'est bon comme ça ?'

- C'est bon.

- C'est pas facile ce genre de dessin ! 

- Non. C'est pourquoi je t'ai aidée et un peu laissée faire ensuite. Avec cet exemple tu peux ainsi comprendre comment la chimie organique complique la vie du savant. Tu en veux une autre preuve ? Voici comment les atomes C s'amusent d'une nouvelle manière à tourner la tête des chimistes dès qu'il y en a un nombre plus ou moins important, par exemple quatre ou plus.

Le grand-père prit le feutre et dessina quatre atomes C.

- Je les dispose en carré pour te montrer que l'atome de carbone fabrique des chaînes qui peuvent se fermer sur elles-mêmes comme un serpent qui se mord la queue. Les chimistes disent qu'elles forment un cycle.

Il compléta le dessin en disant :

- Je les relie pour qu'ils dessinent un cycle carré. Avec celui-ci on aura plusieurs possibilités pour faire des liaisons. Toutes n'existeront pas réellement sans doute, mais rien n'empêche de les imaginer car cela fait partie du métier de chercheur.

- Ta chimie organique devient vraiment de plus en plus compliquée !

- Oui. Avec 5 atomes le cycle serait pentagonal, avec 6, hexagonal. Je t'avais prévenue. Et figure-toi qu(en 1985 des chimistes américains fabriquainet une molécule solide contenant uniquement des atomes de carbone reliés entre eux sous la formr d'un ballon de football. Il y en avait 60 ! Ils l'appelèrent Buckyball. En voici une représentation de belle facture :

- C'est beau... Mais pourquoi ce nom Buck...

- Buckyball. C'est en l'honneur de l'architecte américain, lui aussi, Buckminster Fuller, qui dessinait des toitures en forme de dôme. Et figure-toi que ce produit C60 a ouvert un nouvel univers aux chimistes.

- ?

- Oui, car ils se sont mis à en rechercher d'autres, en particulier avec les métaux comme le titane Ti ou l'argent Ag. Il faut dire que cette molécule possède des propriétés physiques remarquables de par sa taille excessivement petite : c'est un grain de poussière invisible à l'oeil nu. Elle mesure environ un milliardième de mètres ; les savants disent que c'est une nanoparticule parce que le préfixe nano représente 10-9 , comme micro est égal à 10-6 , et milli à...

- Milli, millième... 1/1000 donc 10-3.

- Très bien. As-tu remarqué que le dessin est un assemblage de pentagonnes et hexagones ?

- Oui, ça fait une espèce de joli vitrail.

- Bien... C'est beau effectivement. Mais il y a toujours un mauvaix côté aux bonnes choses.

- Pourquoi tu dis ça ?

- Parce que ces poussières ont la capacité de pénétrer dans le corps, par la repiration par exemple. Elles s'incrustent alors dans les cellules et celle-ci n'aiment pas... C'est un sujet de recherches actives en ce moment.

- C'est pour ça qu'on parle de pollution atmosphérique avec le diesel ?

- Oui. Mais pas seulement avec lui.... Bref, avançons un peu avec cette chimie... Parfois, un atome d'oxygène a la mauvaise manière de venir se placer entre les atomes de carbone, comme par exemple dans la molécule d'aspirine, sans doute le remède le plus connu sur Terre. Même chose pour un atome d'azote, ou même de soufre S, en remplacement de O. Ainsi tu peux comprendre comment cette chimie organique est d'une richesse moléculaire inimaginable ! Mais rassure-toi, je ne vais pas t'en dire plus aujourd'hui. 

- Tu m'as dit que les étudiants n'aimaient pas la chimie. C'est peut-être à cause d'elle ?

- Sans doute en partie. Mais pour un professeur, enseigner cette chimie n'est pas non plus chose facile. Les étudiants considèrent parfois que cela revient à apprendre un cours aussi passionnant qu'un catalogue de produits chimiques ! 

- C'est vrai ?

- J'exagère un peu. Toujours est-il que, comme on dit, c'est en forgeant qu'on devient forgeron.

- ...et en sciant que Léonard de Vin... ci !

- Ben dis donc !

- C'est pas moi qui le dis, c'est toi !

Le grand-père prit un air innocent :

- Je dis ça moi ? Ah bon ! Je termine ma réflexion. Je disais donc que c'est normal qu'il faille faire des efforts pour apprendre. Et, malgré tout, il en reste de bons souvenirs finalement quand on a réussi, surtout si on a eu un professeur, heu... comment dire ? un peu particulier.

- Tu en as connu un ?

- Oui. Et je le revois encore, comme si c'était hier que je l'avais quitté.

- Tu me racontes ?

- C'était un vieux prof de la faculté proche de la retraite. Il était sourd comme un pot et en plus il ne parlait pas fort. Je ne te dis pas le bazar et les rigolades lors de ses cours ! Tout le monde s'enquiquinait devant les formules et les réactions qu'il écrivait au tableau et dont on n'entendait pas les explications tellement il y avait du bruit. Lui ne remarquait jamais rien parce que, en plus, quand il se tournait vers les étudiants il levait le menton si haut, qu'en fait, il ne pouvait voir que le plafond de l'amphithéâtre.

- J'aurais voulu être là pour voir ça !

- C'est sûr que tu aurais bien rigolé comme tout le monde ! Mais il a bien fallu les étudier quand même ses formules, et passer les examens dessus en plus !  Bon. Si on allait voir ton urée ?

Ils se dirigèrent vers la paillasse de l'expérience et virent que presque tout l'alcool s'était évaporé. Il était donc temps de faire réagir l'acide nitrique.

Le grand-père sortit le bécher du bain-marie et le posa sur un support métallique en disant :

- On le laisse refroidir quelque peu. On va pouvoir attendre en faisant notre nettoyage habituel. D'accord demoiselle ?

- Non !

- On rechigne maintenant ?

- Blague !

Ils se mirent à laver la verrerie, ranger le matériel et les produits. Le grand-père vérifia en plus que les arrivées de gaz étaient bien fermées et alla effacer le tableau. Quand ce travail fut terminé, ils s'occupèrent de la fin de leur manipulation.

Valéna avait déjà la pissette d'acide nitrique HNO3 en main.

- Il faut en mettre autant qu'il y a de liquide concentré, dit-elle en lisant une dernière fois le mode opératoire.

- À toi de jouer alors, dit son papy en s'approchant d'elle.

Elle versa l'acide lentement en agitant bien comme indiqué et un précipité blanchâtre d'apparence cristalline apparut facilement. Il n'y en avait pas beaucoup, mais le résultat était là, et c'était l'essentiel.

- On a réussi, dit Valéna, toute fière.

- Tu as bien travaillé encore, lui répondit son papy, content de voir que tout s'était bien passé.

- Je le filtre ?

- Non. Il y a trop d'acide nitrique concentré.

- Qu'est-ce que ça fait ?

- L'acide nitrique est un oxydant fort. Il va détruire le papier filtre. Le mieux est d'en vider le maximum en inclinant le bécher puis de prélever un peu de ton solide avec un agitateur.

Valéna termina donc son expérience et, songeuse, contempla un moment la petite quantité de nitrate encore humide qu'elle avait saisie sur la tige de verre et qui collait à ses doigts tandis qu'elle commençait à la triturer doucement.

Son papy l'observa sans rien dire, se demandant ce qu'elle avait en tête en cet instant si particulier.

- Ça pique et ça gratte un peu, finit-elle par dire.

- Oui. C'est dû au reste d'acide et aussi au fait que ce sont des petits cristaux. Rince-toi les doigts rapidement.

Pendant que Valéna plaçait ses doigts sous un gros filet d'eau du robinet, son papy termina ce qu'il avait à dire :

- Pour que ta préparation soit complète il faudrait dissoudre ce précipité dans de l'eau bouillante et lui faire subir quelques autres traitements pour en extraire l'urée pure. Mais je pense que c'est inutile qu'on le fasse car cela prendrait encore du temps et surtout ne t'apprendrait plus grand-chose par rapport au travail que tu as accompli aujourd'hui.

- C'est comme tu veux.

- Bien. Puisqu'on est d'accord, il ne nous reste plus qu'à terminer le nettoyage et les rangements. Mais il faut quand même que je te prévienne : tu vas constater bientôt que tes bouts de doigts jaunissent et ensuite tu vas faire comme les lézards qui perdent leur peau en quelques jours.

Valéna inquiète :

- Ça va me faire mal ?

- C'est une mauvaise manie de l'acide nitrique, répondit son papy faisant comme s'il n'avait pas entendu la question.

- Ça va me faire mal ? répéta Valéna.

- Pas du tout.

- Ah bon !

- En plus, tu pourras jouer les savantes au collège.

Valéna, un peu plus rassurée, se dit qu'après tout ce sera effectivement une occasion originale d'épater les copines. Elle aida alors son papy et un petit quart d'heure plus tard le laboratoire avait retrouvé son aspect d'origine, prêt pour une future séance.

- On reviendra encore ? demanda Valéna en quittant la salle pendant que son papy fermait la porte à clé.

- Quand tu en auras envie. Je n'ai pas le droit de freiner une si bonne volonté.

- Chic !

- D'ailleurs pour que tu ne perdes pas la main en attendant, je songe déjà à te proposer un excellent mode opératoire.

Valéna étonnée :

- Déjà ?

- Ben oui ! Je crois même, qu'il n'y en a pas de meilleur !

- Vas-y !

- Il utilise C12H22O11.

- Ah bon ?

- Oui. C'est quoi cette formule déjà ?

- Heu ?

- Du sacc...

- Saccharose !

- Bien. Je pensais comme ça, tout d'un coup, à un bon gros gâteau au chocolat.

- Papy t'es un...

- ...grand gourmand ! Je sais !

- Et pas trop sucré je suppose, hein ?

- Comment t'as deviné ?

Valéna éclata de rire et se dit qu'après tout une petite douceur. Et puis en y réfléchissant bien, chimie et cuisine c'est presque pareil non ? Mais une idée lui vint d'un coup :

- Dis donc papy... je crois que je viens de beaucoup travailler, non ?

- Je ne peux pas dire le contraire...

Le grand-père s'interrompit brusquement et, à son tour, après un éclair de réflexion dit :

- Oh ! Je pense que je te vois venir demoiselle.

- Ah bon ?

- Dis donc petite innocente, tu n'aurais pas envisagé un instant que ce soit moi qui fasse ce fameux gâteau, par hasard ?

Valéna regarda son papy prenant un air faussement peiné mais ne dit rien.

Le grand-père se mit alors à rire et finalement eut une idée :

- Après tout, à quoi ça sert de faire un travail quand quelqu'un d'autre peut le faire à notre place ? Les gâteaux de mamie sont toujours tellement délicieux !

- Ben, papy, t'es vraiment un drôle de coquin ! Moi, j'aiderai mamie.

- Eh bien, voilà ! Et vive la gourmandise, pas vrai ?