Dans un célèbre essai comparant les écrivains russes Ivan Tourgueniev et Léon Tolstoï, le philosophe Isaiah Berlin cite une phrase mystérieuse du poète grec Archilocus: « Le renard sait beaucoup de choses; le hérisson en sait une grande chose ». Berlin divise ainsi les écrivains en ceux qui suivent obstinément une seule idée et ceux qui jettent leurs filets plus largement, mais peut-être avec moins de profondeur. Parmi les renards de l’histoire chimique se trouve William Crookes, le grand et controversé polymathe victorien.
William Crookes; Chimiste et physicien anglais (1832-1919). Découverte du thallium et mise au point de tubes à décharge sous vide
Crookes était le fils d’un tailleur prospère de Regent Street. Son riche père l’a intéressé à la photographie · en lui construisant un laboratoire sous–sol dans la maison familiale – ce qui a finalement conduit Crookes à suivre un cours au nouveau Royal College of Chemistry où le charismatique August Hofmann attirait certains des jeunes étudiants les plus brillants.
Il devint bientôt l’assistant de Hofmann et s’occupa de certaines des nouvelles recrues, dont le jeune William Perkin. Il s’est également fait de nombreux autres amis, dont Charles Wheatstone, George Stokes et Michael Faraday. Leur influence a fait en sorte que, malgré l’affinité de son mentor pour la chimie organique, les intérêts propres de Crookes sont restés un peu plus « physiques ».
Crookes a été le pionnier de la photographie scientifique, qui a permis aux scientifiques d’observer des phénomènes invisibles à l’œil nu. Il a même pris des photographies des spectres de flamme plusieurs années avant Gustav Kirchhoff et Robert Bunsen, bien qu’il ne se soit pas rendu compte de l’importance de ses résultats. Mais après avoir assisté à un discours de l’Institution royale qui faisait allusion à la découverte spectroscopique du rubidium par Bunsen, Crookes a mis son cœur sur un élément qui lui est propre.
Il prit de brefs postes d’enseignant à Oxford et à Chester et commença à éditer le journal de la London Photographical Society (LPS), mais eut ensuite une idée qui changea sa vie: il commencerait le Chemical News, une brochure hebdomadaire bon marché qui rapportait les derniers développements chimiques. Il a rapidement été limogé par le LPS, mais son idée a progressivement décollé.
Pendant ce temps, dans son laboratoire d’origine, il poursuivait sa recherche d’un nouvel élément dans chaque échantillon minéral sur lequel il pouvait mettre la main, recherchant méthodiquement des raies spectroscopiques non réclamées. Enfin, dans des échantillons à partir desquels il avait isolé du sélénium pour Hofmann, au milieu des lignées attendues de sélénium, de sodium et de lithium, il a vu une émission vert vif – un nouvel élément qu’il a nommé thallium.
Au cours des 10 années suivantes, Crookes a travaillé contre la concurrence féroce du chimiste français Claude-August Lamy pour mesurer le poids atomique du thallium. Pour minimiser l’effet de flottabilité de l’air, il a évacué lentement la chambre d’équilibrage avec une pompe Sprengel, testant le vide avec une décharge électrique. Il a finalement obtenu un poids qui resterait inchangé pendant 40 ans. Mais à sa grande surprise, les mesures dépendaient de la température · les objets les plus chauds semblaient plus légers que les plus froids.
Avec l’aide de son brillant assistant Charles Gimingham, Crookes développa des manières toujours plus sensibles de peser des objets minuscules, équilibrant des éclats de mica ou des boules de moelle sur des fibres de verre suspendues dans une ampoule évacuée. Ces équilibres délicats se déplaçaient lorsqu’ils étaient exposés à la lumière ; la lumière exerçait-elle une pression? Sa proposition a reçu un accueil mitigé à la Royal Society, le forçant à retourner au laboratoire.
Avec Gimingham, il a développé un « moulin à lumière » ou radiomètre – quatre aubes de feuille, les faces noires et blanches, suspendues à une mince croix de verre sur la pointe d’une aiguille. Illuminées, les aubes tourneraient follement, « prouvant » l’hypothèse. C’était un instrument délicieusement sensible qui permettait des mesures très délicates de l’intensité lumineuse. L’explication, cependant, était fausse. Osborne Reynolds à Manchester a montré que la vitesse des aubes dépendait de la pression du gaz dans l’ampoule, en utilisant la théorie cinétique de James Clerk Maxwell pour expliquer le mouvement. Crookes concéda tranquillement et à contrecœur.
Mais il se concentrait maintenant sur les décharges dans les ampoules évacuées. Copiant les expériences de Faraday et Julius Plücker, Crookes a utilisé la nouvelle pompe de Gimingham · plusieurs pompes Sprengel disposées en parallèle – pour passer à des pressions toujours plus basses. Des lueurs mystérieuses à l’intérieur des tubes indiquaient un mouvement de particules et Crookes observa une région sombre qui allait porter son nom.
Source : D-Kuru /Wikimedia Commons, Licence : CC-BY-SA-3.0-AT
Jamais un violet qui rétrécit, Crookes a présenté des démonstrations spectaculaires de « ses » tubes. Avec une croix métallique à l’intérieur du tube, une ombre nette pouvait être vue sur les parois brillantes, prouvant que les « rayons » voyageaient en lignes droites depuis la cathode. Beaucoup de ces tubes de Crookes se trouvent encore dans les écoles aujourd’hui, et je me souviens de leur émerveillement à couper le souffle quand je les ai vus à l’adolescence dans une salle de classe sombre de Nairobi.
Bien que la prétention de Crookes d’avoir découvert un « quatrième état de la matière » n’ait eu raison que de moitié, ses expériences ont fermement placé les phénomènes de décharge à l’ordre du jour de la physique. Wilhelm Röntgen observerait d’abord les rayons X avec les tubes de Crookes, et Joseph Thomson identifierait l’électron, commençant des études subatomiques qui finiraient par nous donner le radar et la télévision.
Mais les intérêts de Crookes l’amenèrent dans d’autres directions intéressantes. Sa devise » Ubi Crookes, ibi lux » était singulièrement pertinente. Il a fabriqué des ampoules avec des filaments de carbone (ironiquement Gimingham est parti travailler pour Swan et Edison). Sa spectroscopie des terres rares a aidé à mettre fin aux controverses qui avaient persisté dans ce groupe d’éléments presque inséparables pendant une grande partie du siècle. Et dans ses dernières années, Crookes a mis au point des formulations de verre pour protéger les yeux des ouvriers de l’éblouissement des fonderies et des verreries, inventions dont font écho aujourd’hui les spécifications du didyme utilisées par les souffleurs de verre. Les Nouvelles chimiques sont restées une lecture obligatoire pour les chimistes jusqu’à sa mort en 1919.
Donc, si Crookes était un homme de plusieurs parties, qui êtes-vous: hérisson ou renard?
Andrea Sella (@Sellathechemist) enseigne la chimie à l’University College de Londres, Royaume-Uni
