Saint Pétersbourg n’est pas encore une capitale mondiale de la chimie quand, en 1850, Alexandre, Porphyrievitch Borodine (1833-1887) commence ses études à l’Académie de médecine et de chirurgie de Saint-Pétersbourg. Il va se révéler être un brillant chimiste et sa réputation va dépasser les frontières.
En 1869, le chimiste et compositeur Alexandre Borodine est pris dans une controverse scientifique internationale et il arrête la composition musicale de son unique opéra pour rétablir la vérité scientifique.
Mais qui sont les scientifiques qui vont l’influencer ? Quelle est l’atmosphère scientifique de Saint Pétersbourg dans les années 1860? C’est ce que je vous propose de découvrir dans ce troisième volet de la série.
Pour accompagner la lecture de l’article, je vous invite à écouter le Quatuor à cordes N°.2 pour deux violons, alto et violoncelle (en ré majeur) dédié à Ekaterina Sergeevna Borodina (née Protopopova), la femme de Borodine. La première représentation eut lieu le 26 janvier 1882 à la Société de Musique Russe.
Nicolas Nicolaïévitch Zinine[1], le grand père de la chimie russe.
Quand Borodine commence ses études, Zinine est déjà professeur depuis 1848 à l’Académie de Médecine et de Chirurgie de la ville. Ce « Grand-Père de la Chimie », comme on le surnommera bientôt va jouer un rôle considérable dans la vie de Borodine. Lors des funérailles du mentor, Borodine déclare [2] :
« Possédant une vaste connaissance, un esprit profond, lucide et une Russie ardemment aimante, Nikolai Nikolaevich a compris plus tôt que d’autres que nous n’aurons pas de science dans notre pays, de jeunes énergies ne seront pas attirés par la culture, ici au cœur de la patrie, aussi longtemps qu’une école russe indépendante ne sera lancée. Et ici, à Kazan, il a, pour la première fois, jeté les bases de l’école russe de chimie. La semence, éparpillée sur un sol reconnaissant, s’empare et germe de grandes racines […] Sa gentillesse infinie, son accessibilité, son affabilité, sa simplicité et sa chaleur dans le traitement des personnes et sa capacité à aider ceux qui en ont besoin ont rendu le nom de Zinine célèbre. »
On reconnaît ici l’élan nationaliste de Zinine, que Borodine cultivera toute sa vie, en particulier avec le Groupe des Cinq. Mais s’exprime aussi toute la générosité dont Borodine sait faire preuve quand il s’agit d’accueillir et d’héberger du monde chez lui.
S’il a fini sa vie sur les bords de la Baltique, c’est loin de Saint-Pétersbourg que Zinine, orphelin du Caucase, commence sa carrière. Il étudie à Kazan, ancienne capitale de Tataristan à un peu plus de 500 km plus à l’Est de Moscou où il étudie les mathématiques avec Lobatchevski, fondateur de la géométrie hyperbolique. Puis il s’intéresse à la chimie organique, discipline délaissée en Russie. Pendant ses études, il rencontre Justus Von Liebig à Giessen en Prusse, un des hommes ayant le plus contribué au développement de la chimie au XIXe siècle. C’est à Saint-Pétersbourg qu’il soutient sa thèse en 1840 sur les « Produits benzoïques et nouveaux dérivés dans la série du benzoyle », dans laquelle il expose les résultats des recherches effectuées avec Liebig.
Il est alors affecté à l’université de Kazan où les moyens sont dérisoires, l’isolement quasi-total et les étudiants souvent en grève. Pourtant Zinine déploie toute son énergie pour faire de Kazan un fleuron de la chimie organique russe. Alexandre Butlerov mais aussi Vladimir Markovnikov vont côtoyer Zinine à Kazan. Il arrive à Saint-Pétersbourg en 1850 où il va former Borodine, mais aussi Alexandre Saytzev, l’anti-Markovnikov.
L’espion Borodine
En 1859, Zinine envoie le docteur fraichement diplômé Borodine, qui a soutenu sa thèse l’année précédente, à Heidelberg au contact des plus grands noms de la chimie mondiale que sont Bunsen et Erlenmeyer. Avant de partir, Zinine écrit une lettre à Borodine dans laquelle sont mentionnées les principales missions lors de ce voyage d’étude qui ressemble à une vraie mission d’espionnage[3] :
« Le congrès de l’Académie de Médecine et de Chirurgie, en vous envoyant à l’étranger pour le progrès de la Chimie, vous impose de réaliser ce qui suit :
- Pendant votre séjour à l’étranger, étudiez de manière approfondie plusieurs méthodes de recherche spéciales qui sont particulièrement importantes à la fois pour la chimie pure et pour la chimie appliquée, c’est-à-dire les méthodes d’analyse des gaz, technique d’analyse par titrage de solutions, la réalisation de réactions chimiques dans des tubes scellés sous Haute pression et exécution à haute température; Pour cet objectif, vous devez visiter les laboratoires de Bunsen à Heidelberg, Wurtz, Berthelot, Sainte-Claire Deville à Paris et Hofmann à Londres.
- Pour garder toujours à l’esprit que la chimie a des applications dans les sciences physiologiques et médicales, vous devez visiter pour cet objectif les laboratoires de Scherer à Würzburg et Liebig à Munich.
- Inspecter les usines européennes qui sont les plus remarquables du point de vue chimique, c’est-à-dire celles spécialisées dans la production des produits chimiques, du gaz, du sucre, du verre, etc., et des usines pour la fusion des métaux en Angleterre, en France, en Allemagne et en Belgique.
- Examiner les principales localités d’Europe qui sont importantes dans les domaines chimique, minéralogique et les aspects géognostiques, c’est-à-dire les sites de minerais minéraux principaux, le borax et le soufre en Silésie, en Bohême, Hongrie, Allemagne, France et Italie.
- Faire un rapport de vos activités tous les six mois. »
Rencontre avec Mendeleïev
C’est en Allemagne que Borodine rencontre celui qui sera son grand ami : Mendeleïev. Originaire de Tobolsk en Sibérie, Mendeleïev est aujourd’hui bien connu pour la classification périodique des éléments. Rencontrés à Heidelberg dans le laboratoire de Bunsen, les deux russes ont presque le même âge et vont correspondre ensemble jusqu’à la mort de Borodine.
Des catastrophes familiales et économiques font que Mendeleïev arrive à Saint Pétersbourg en 1848 et il est nommé professeur de deuxième classe à l’université de Saint-Pétersbourg en 1856. Entre 1859 et 1861, il poursuit ses recherches dans le laboratoire du chimiste Robert Bunsen à Heidelberg. Les deux jeunes russes se plaignent des conditions de travail imposées par l’allemand et Borodine va assez vite travailler dans le laboratoire d’Erlenmeyer. Pendant cette période, lors de la première conférence internationale de chimie en 1860, organisée à Karlsruhe par Kékulé, Mendeleïev fait partie de la délégation russe également composée de Zinine, et Borodine y assiste également.
L’école allemande
La Prusse est alors le fer de lance de la chimie. Von Liebig, Friedrich Wöhler et Robert Bunsen sont les fondateurs de la vieille école germanique. A leur suite, les Emil Erlenmeyer et Friedrich Kékulé assurent la relève avec vigueur. Heidelberg est alors la capitale mondiale de la chimie.Robert Bunsen[4] développe les méthodes analytiques comme le titrage iodométrique ou l’analyse des gaz. On lui doit l’invention de la trompe à eau et la perfection d’un brûleur à gaz qu’on nomme bec bunsen et qui équipait, jusqu’il y a peu, de nombreuses salles de chimie dans nos écoles. Il pose les bases de l’analyse spectrale aidé par son assistant, Gustav Kirchhoff qui sera un autre grand nom de la chimie mondiale. Lorsque Borodine arrive dans le laboratoire, toutes les places sont prises et le russe, pour ne pas perdre de temps, va frapper à la porte du laboratoire d’Erlenmeyer[5]. Borodine y voit un avantage certain car si le laboratoire de Bunsen ferme à cinq heures en semaine, à trois heures le samedi et reste fermé les dimanches et pendant les vacances, le laboratoire d’Erlenmeyer n’est jamais fermé et Borodine a tout le loisir d’étudier. De plus, Borodine est heureux de savoir qu’Erlenmeyer est l’éditeur de la revue Kritische Zeitschrift für Chemie ce qui, selon Borodine, le rend beaucoup plus ouvert que Bunsen. Borodine reconnait qu’être à coté de Bunsen et Kirchhoff a du bon, surtout que ces deux là viennent de révéler deux nouveaux éléments par l’analyse spectrale : le césium et le rubidium.
Si Bunsen et Erlenmeyer accueillent Borodine, Friedrich Kékulé ne travaillera jamais directement avec le jeune russe. Kékulé est déjà, à trente et un an, au fait de sa gloire. En 1854, il a synthétisé le premier thioacide connu, il a reconnu la tétravalence du carbone en 1857 et posé les bases de la chimie organique structurale. On lui doit également la forme cyclique hexagonale du benzène et des dérivés aromatiques en 1865[6]. Doué en mathématiques, architecture et donc en chimie, le polyglotte Kékulé qui parle aussi le français, l’italien et l’anglais est de nature à s’approprier toutes les découvertes des domaines dans lesquels il dirige ses recherches, une attitude qu’on retrouve chez ses compatriotes Von Liebig et Bunsen.
Le congrès de Karlsruhe
En septembre 1860, Kékulé organise un congrès qui fera date dans l’Histoire de la Chimie. Mendeleïev fait une longue description dans une lettre adressée à un ami[7] :
« Le congrès chimique, qui vient de se terminer à Karlsruhe, a constitué un événement si remarquable dans l’histoire de notre science que je considère qu’il est de mon devoir de décrire, bien que brièvement, les séances du congrès et les résultats qu’il a accomplis.
[…] Le comité est venu à la conclusion que toute l’essence des contradictions est concentrée dans la distinction entre l’idée de la molécule et l’idée de l’atome. Au cours de ces discussions, l’opinion la plus définie et, sans doute, la plus originale et intégrale, a été exprimée par un professeur Cannizzaro de Gênes. Je vais essayer de lui rendre compte en quelques mots, en préservant seulement l’essence. Bien sûr, je ne peux pas vous transmettre cet enthousiasme, cette énergie sensible formant les convictions qui ont eu une influence aussi puissante sur ses auditeurs […] Il est proposé d’accepter une différence dans l’idée de la molécule et de l’atome, en ce qui concerne la quantité d’une substance entrant dans les réactions et avec l’identification des propriétés physiques en tant que molécule et concernant la moindre quantité d’une substance contenue dans les molécules comme atome. »
Finalement, lors de ce congrès est établi une distinction claire et définitive entre les mots atomes et molécules. L’atome est l’élément constitutif des molécules qui elles-mêmes sont les plus petits corps à se transformer lors d’une réaction chimique. C’est une décision essentielle pour le développement ultérieur de la chimie.
L’art pédagogique français
Après ce congrès, Borodine passe l’hiver 1860-61 à Paris où il étudie la chimie pure mais aussi la médecine. Borodine est tout heureux d’assister ce semestre là à des conférences qu’il trouve très intéressantes. Au Collège de France, Borodine suit le cours sur la Chaleur d’Henri Regnault, Le sang et les autre liquides de l’organisme de Claude Bernard, Senarmont fait un cours sur les Propriétés physiques des cristaux. Il est enchanté par la clarté des exposés et les talents pédagogiques de Claude Bernard. Il ne rencontre cependant pas Wurtz le chimiste français.
Mais Borodine ne se cantonne pas au Collège de France et en profite pour assister aux cours dispensés à l’Ecole de Médecine, à l’Ecole de Pharmacie, à la Sorbonne, à l’Ecole Normale, Au Jardin des Plantes, Au Conservatoire des Arts et Métiers. Partout où il passe, il est émerveillé de la clarté des cours et des méthodes pédagogiques françaises.
Pendant son séjour parisien, Borodine visite les laboratoires de Sainte-Claire Deville qui étudie la détermination de la densité des gaz à haute température et le laboratoire voisin de Louis Pasteur qui travaille sur la fermentation et le problème de la germination spontanée. En mars 1861, il obtient de l’Académie de Saint Pétersbourg la prolongation de son voyage jusqu’en octobre 1862 afin de parfaire ses connaissances en chimie. Le laboratoire qui l’attend à Saint Pétersbourg au sein de l’académie n’est pas encore terminé.
Contretemps à l’italienne…
Il retourne passer l’été 1861 en Allemagne où il se sent de plus en plus inutile dans l’atmosphère des laboratoires conservateurs allemands et en octobre il part de nouveau en Italie.
« Je suis de nouveau allé en Italie et cette fois exclusivement pour Cannizzaro, dont les idées ont produit une immense réforme en chimie par le développement de la théorie moléculaire et par l’établissement d’une conception précise du poids d’une molécule chimique. »
Mais c’est surtout sa fiancée, Ekaterina Protopopova rencontrée à Heidelberg, qui a besoin d’un climat chaud pour soigner sa maladie. Borodine est bloqué à Pise par un délai malheureux dans l’acheminement de son argent depuis la Prusse et n’ira pas jusqu’à Gênes où est Cannizzaro.
… et bon temps italien
Il profite de ce contretemps pour se rendre dans les universités italiennes dont il est plein de préjudices. La satisfaction est pourtant au rendez-vous :
« Mais dès le premier jour, j’ai vu que le laboratoire de Pise offrait des avantages incommensurables par rapport aux autres laboratoires. Ce laboratoire n’est pas public et n’est donc pas organisé sur ces fondations mercantiles commerciales, tout comme les laboratoires allemands. Piria et Bertagnini, ayant fait presque toutes leurs découvertes dans ce laboratoire, ils ont eu le temps de l’enrichir avec de nombreux équipements et d’autres instruments. Les savants italiens ne sont pas encore habitués aux étudiants étrangers qui ont des expériences assez différentes des savants allemands. Par conséquent, il était naturel que les professeurs de l’Université de Pise, de Luca et Tassinari, non seulement m’acceptaient avec le plus haut degré de sympathie mais ils m’ont immédiatement offert l’accès d’utilisation à toutes les installations de laboratoire. »
Borodine vit à Pise la vie d’un laboratoire et d’un chercheur. Dans cette ville, il trouve le temps de jouer de la musique avec sa fiancée mais aussi les orchestres de la ville où il fait une grande impression. Des laboratoires sont mis à sa disposition et il se met au travail, nous en reparlerons lors du prochain volet. Les conditions de vie sont peu coûteuses en Italie et il vit avec sa fiancée leur première expérience de vie commune. De plus la richesse des musées, des collections et des bibliothèques permettent au jeune Borodine un épanouissement tant intellectuel que sentimental.
L’école russe
A son retour en Russie en 1862, deux centres concentrent l’essentiel de la Chimie dans son pays : Saint Pétersbourg où il va enseigner et travailler jusqu’à la fin de sa vie, et Kazan où Zinine avait œuvré pour fonder le fleuron de la Chimie russe. A Kazan, on trouve Vladimir Markovnikov, chimiste organicien difficile de caractère qui aura sans cesse des brouilles avec les représentants de l’école allemande : Baeyer, Kékulé, Erlenmeyer[8]. Markovnikov établit de nombreuses règles empiriques en chimie organique qui sont encore étudiées dans nos universités. Il y a également Alexandre Butlerov pour qui tout composé chimique doit pouvoir être représenté par une structure moléculaire unique et caractéristique. Il introduit la notion de double liaison en chimie organique. Lui aussi n’apprécie pas l’école allemande. En 1861, il écrit un rapport du congrès de Karlsruhe à l’université de Kazan :
« Une caractéristique de ces congrès allemands est très frappante pour nous, les étrangers, si étrange que je ne peux pas la passer sous silence : c’est leur aspiration à affirmer leur nationalité en toute occasion… Et il est hors de doute que cette hypertrophie du sentiment national cause beaucoup de tort aux Allemands ».
- Alexandre Butlerov
Butlerov rejoint Saint Pétersbourg en 1868 et nul doute que les échanges avec Borodine sont nombreux. L’ami de Borodine, Dmitri Mendeleïev, devenu professeur à l’Institut Technologique Impérial, est lui aussi dans la même ville et, en 1865, il déménage à l’Université impériale de Saint-Pétersbourg. Grâce à ses efforts, et avec le soutien de Borodine, la Société Chimique Russe est fondée en 1868, Zinine en est désigné président. En 1871, Mendeleïev a transformé Saint-Pétersbourg en un centre internationalement reconnu pour la recherche en chimie.
Avant 1869, Borodine a beaucoup voyagé et a puisé son inspiration à la fois dans les pratiques pédagogiques françaises, la rigueur analytique allemande, mais aussi l’environnement créatif et récréatif de l’air italien. Il a assisté au plus grand congrès de son temps, véritable pierre angulaire de la chimie moderne, et baigne dans un univers où les nationalismes européens s’affirment. Le terrain est prêt pour les controverses à venir entre les découvertes scientifiques russes et allemandes.
[1] Brown E., Des chimistes de A à Z, Zinine, ed. Ellipses Poche, 2002, pp.732-734
[2] Discours de Borodine lors des funérailles de Zinine, 9 février 1880.
[3] Lettre de Zinine à Borodine, 13 novembre 1859.
[4] Ibid, Bunsen, pp. 89-94
[5] Lettre d’Alexandre Borodin sur son voyage à l’étranger, 31 janvier 1863
[6] Ibid, Kékulé, pp. 344-349
[7] Lettre de Dmitri Mendeleïev à Aleksandr Aleksandrovich Voskresenskii, le 7 septembre 1860 à Heidelberg.
[8] Ibid, Markovnikov, pp.436 – 438
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