L'énigme du diamant

LA SCIENCE DANS SES MOTS / Le 26 juillet 1771, devant une nombreuse assemblée de savants et de joailliers, le célèbre chimiste académicien Pierre-Joseph Macquer place dans un fourneau à porcelaine de la manufacture de Sèvres un diamant que lui a donné l’écuyer du roi, Charles-Théodore Godefroy de Villetaneuse, et il chauffe. Le diamant vire au rouge éclatant puis disparaît entièrement : «il n’en restoit plus le moindre vestige», précise le registre de l’Académie des sciences. Bref le diamant est combustible.

Ce n’est pas à proprement parler une découverte : depuis près d’un siècle dans les académies de Londres et de Florence, comme à Paris au Jardin du Roy, on avait porté du diamant à haute température, mentionné des vapeurs et noté qu’il ternit, se dépolit, perd du poids puis se dissipe. Néanmoins, que « la plus dure de toutes les productions de la nature 2 » puisse ainsi se volatiliser, cela reste difficile à croire. Son nom, dérivé du grec adaman : indomptable, dit sa résistance à l’usure du temps comme à toute tentative pour le briser. C’est pourquoi le diamant est un symbole de pureté et de durabilité, une promesse d’alliance capable de résister à tous les assauts du temps comme aux vicissitudes de la fortune. Ne dit-on pas que «les diamants sont éternels» ?

Alors pourquoi les savants s’obstinent-ils à détruire cette pierre rare et précieuse ? L’étrange comportement du diamant pique la curiosité du tout-Paris : des bourgeois et des nobles qui possèdent un cabinet de curiosités offrent diamants et pierres précieuses pour les soumettre au feu et viennent grossir la foule des spectateurs — géologues, chimistes, joailliers et bijoutiers — aux expériences menées à l’Académie royale des sciences. La nature du diamant devient une question vive dans les communautés savantes de toute l’Europe durant les deux dernières décennies du siècle des Lumières.

Elle mobilise des talents, quelques diamants sacrifiés à la science, et un gros instrument : le miroir ardent fabriqué en Allemagne en 1702 par Walther von Tschirnhaus pour le duc d’Orléans, puis donné au comte d’Onsembray, qui l’a légué à l’Académie royale des sciences de Paris en 1752. Il s’agit d’une énorme lentille biconvexe de 33 pouces de diamètre pesant 160 livres, doublée d’une seconde lentille pour raccourcir et concentrer le foyer et dotée d’un mécanisme permettant de suivre le mouvement du soleil (figure 4). Un tel instrument permet des expériences spectaculaires. L’enjeu est d’exposer le diamant au feu intense du soleil concentré sur le foyer de la lentille, donc de le soumettre à l’épreuve d’un feu «pur», c’est-à-dire sans charbon. Macquer, Lavoisier et Louis-Claude Cadet de Gassicourt montent une série d’expériences pour démêler s’il s’agit vraiment d’une volatilisation ou d’un autre phénomène.

Les joailliers habiles dans l’art de tailler et cliver les diamants ont l’habitude de les soumettre à un feu violent pour éliminer les défauts, sans pour autant les volatiliser. L’un d’eux, Maillard, n’hésite pas à disposer ses huit diamants, soigneusement emballés avec de la poudre de charbon dans une pipe bien lutée, à l'intérieur du four de Macquer. Après plusieurs heures de chauffage, «les huit diamants avoient encore leurs facettes, leur poli, en un mot, ils étaient tels qu’avant l’opération». À la séance publique de Pâques 1772 à l’Académie, Lavoisier suggère que «cette singulière substance n’est pas véritablement volatile comme on le pensait» mais, qu’au contact de l’air, il se produit quelque chose comme une combustion. L’intervention de l’air suggère, en effet, qu’il pourrait s’agir d’une combustion, ce phénomène que Lavoisier a justement entrepris d’étudier à l’aide d’une balance, en faisant le compte des entrées et des sorties.

En 1773, Macquer, Lavoisier, Cadet et Brisson lancent une nouvelle campagne d’expériences pour détecter, puis analyser l’air qui pourrait se dégager de cette combustion. Ils utilisent un appareil comme celui de Hales et convoquent une foule de collaborateurs car il faut beaucoup de mains pour placer les substances, manipuler la lentille, observer, noter, et dicter sous une lumière éblouissante et par une chaleur intense les changements de couleur, d’odeur, recueillir les fumées puis les analyser. C’est ce qu’on appelle aujourd’hui de la Big Science. La mobilisation de toutes ces ressources suffit-elle à percer la nature du diamant ?

En 1776 Lavoisier publie un mémoire sur le diamant, d’où il résulte que : le diamant est un corps combustible ; qu’il brûle à l’air libre avec une flamme lumineuse ; que le volume de l’air diminue ; et que les vapeurs produites par le diamant se rapprochent de l’air fixe que dégage la combustion du charbon. De plus, lorsque la chaleur n’est pas trop vive et que l’air ne se renouvelle pas, « le diamant se réduit en une matière noire et charbonneuse ». Lavoisier estime que la matière charbonneuse qui recouvre le diamant provient d’impuretés ou de corps environnants.

Perplexes, les académiciens accusent l’instrument. Ils déclarent qu’il leur faut une lentille plus puissante pour percer l’énigme et placent leurs espérances dans une grande loupe à alcool de quatre pieds de diamètre alors en construction pour Jean Charles de Trudaine. Ainsi la question engage-t-elle la communauté savante dans une course à la performance des instruments qui attire certes les curieux, mais exclut les amateurs de la recherche expérimentale. Contrairement à ce qu’affirment la plupart des manuels de chimie, ni Lavoisier, ni Macquer ne parviennent à saisir la nature du diamant. Ils démontrent seulement sa combustibilité, qu’ils comparent à celle du charbon. Ces résultats décevants amènent l’Académie à se désintéresser de la question du diamant.

Mais Louis-Bernard Guyton de Morveau, chimiste et avocat au parlement de Dijon, reprend la question du diamant dans une longue et laborieuse série d’expériences menées de 1781 à 1807 grâce à quelques diamants récupérés sur un navire anglais pendant la guerre. Une partie de ces expériences est menée à l’École polytechnique créée sous la Révolution, où Guyton est professeur de minéralogie. C’est Guyton, et non Lavoisier, qui établit clairement que «le diamant est du pur carbone, la pure base acidifiable de l’acidecarbonique». Dès 1786, dans l’article «air» du Dictionnaire de chymie de l’Encyclopédie méthodique, Guyton déclare que si la combustion du diamant produit du gaz acide carbonique, et si ce produit a le même poids que l’air et le diamant qui ont disparu, alors «il n’y aurait pas moyen de se refuser à la conséquence que le diamant et le carbone sont deux êtres identiques». C’est l’une des toutes premières occurrences du mot carbone, en 1786.

Extrait du livre de Bernadette Bensaude-Vincent et Sacha Loeve «Carbone : ses vies, ses œuvres», paru cet automne aux éditions du Seuil. Reproduit avec permission.

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