1780, Lavoisier et la respiration
Le grand chimiste français Antoine Laurent de Lavoisier mit au point deux dispositifs expérimentaux décisifs permettant d’établir pour la première fois la corrélation entre combustion et respiration. À partir de 1780, il prouve d’abord, grâce à son calorimètre, que la respiration est une combustion. Puis, avec son respiromètre, il établit le lien entre consommation d’oxygène et activité physique.
compléments pédagogiques
Depuis le XVIIe siècle, on sait que seule une partie de l’air que l’on respire, nommée « esprit nitro-aérien », est nécessaire à la vie. Son absence provoque la mort par étouffement. On doit à Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794) la caractérisation de l’air ambiant et l’explication du phénomène de respiration.
En 1777, Lavoisier utilise une cloche à eau pour montrer que, lors de la respiration, l’air éminemment respirable (on dirait aujourd’hui « dioxygène ») est transformé en acide crayeux aériforme (dioxyde de carbone). En 1780, il publie avec le mathématicien Pierre-Simon Laplace (1749-1827) un mémoire sur la chaleur où il montre que la respiration est une combustion lente. Pour cela, il introduit dans un calorimètre de son invention soit un cochon d’Inde, soit un charbon qui brûle. Dans les deux cas, pour produire une même quantité de chaleur, respiration et combustion consomment la même quantité d’oxygène. Ce sont donc les mêmes réactions chimiques. Il reprendra plus tard ses études sur la respiration en reliant le chimiste Séguin sur un respiromètre. Il établit alors que, plus la consommation d’oxygène est grande, plus l’effort physique est important.
Archives historiques.
Découverte, par Lavoisier, que la respiration est une combustion en deux expériences distinctes. Notion de réaction chimique.
En cycle 4, cette séquence pourra être exploitée pour mettre en lumière la démarche de Lavoisier (« Pratiquer des démarches scientifiques et se situer dans l’espace et dans le temps »), qui remarque tout d’abord que la respiration modifie la composition de l’air, consomme du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone comme une combustion, puis vérifie que c’est dans les mêmes proportions à quantité de chaleur émise égale (non présenté dans la vidéo). Insister sur l’importance qu’avait la mesure pour Lavoisier. Parmi tous les appareils qu’il fit construire à prix d’or, nombreux sont des instruments de mesure : balance de précision, gazomètre, calorimètre.
Toujours en cycle 4, cette vidéo sera utilement exploitée pour aborder « les besoins des cellules animales et les rôles des systèmes de transport dans l’organisme », ou pour un croisement entre discipline. En effet, Lavoisier est célèbre pour avoir posé les principes de la nomenclature en chimie. On pourra proposer aux élèves un travail documentaire sur les noms inventés par Lavoisier : en dresser la liste, puis en expliciter le sens. Par exemple : oxygène (« qui engendre le piquant »), hydrogène (« qui engendre l’eau »), azote.
Proposer la lecture de certains passages du Mémoire sur la chaleur (disponible sur Internet, notamment sur www.lavoisier.cnrs.fr), ou encore la recherche du principe de fonctionnement du calorimètre.
Au lycée, cette séquence pourra être utilisée en seconde pour le thème « Adaptation de l’organisme à l’effort » ou en terminale S spé SVT, dans le thème « Énergie et cellule vivante ».
