Johan Gadolin

Origines et formation

Johan Gadolin naît à Turku (nom suédois Åbo), en Finlande (alors partie de la Suède)^[2],[3]. Johan était le fils de Jakob Gadolin, professeur de physique et de théologie à Turku^[4]. Johan commença à étudier les mathématiques à l'Académie royale d'Åbo à l’âge de quinze ans. Plus tard, il changea de spécialité pour la chimie, étudiant avec Pehr Adrian Gadd, premier titulaire de la chaire de chimie à Turku^[4].

En 1779, Gadolin s’installa à l’Université d'Uppsala. En 1781, il publia sa thèse Dissertatio chemica de analysi ferri (« Dissertation chimique sur l’analyse du fer »), sous la direction de Torbern Bergman^[5],[6],[7]. Bergman fonda une importante école de recherche, et nombre de ses étudiants, dont Gadolin, Johan Gottlieb Gahn et Carl Wilhelm Scheele, devinrent des amis proches^[8],[9].

Carrière

Gadolin parlait couramment le latin, le finnois, le russe, l’allemand, l’anglais et le français, en plus de sa langue maternelle, le suédois^[6]. Il fut candidat à la chaire de chimie à Uppsala en 1784, mais Johan Afzelius fut choisi à sa place. Gadolin devint professeur extraordinaire à Åbo en 1785^[4] (poste non rémunéré). À partir de 1786, il entreprit un « grand tour » chimique de l’Europe, visitant des universités et des mines dans divers pays. Il travailla avec Lorenz Crell, éditeur de la revue Chemische Annalen en Allemagne, ainsi qu’avec Adair Crawford et Richard Kirwan en Irlande^[10].

Gadolin fut élu membre de l'Académie royale des sciences de Suède en 1790.

Gadolin devint professeur ordinaire de chimie à l'Académie royale de Turku en 1797^[11], après la mort de Pehr Adrian Gadd. Il conserva ce poste jusqu’à sa retraite en 1822^[4]. Il fut l’un des premiers chimistes à proposer des travaux pratiques de laboratoire aux étudiants. Il leur permit même d’utiliser son laboratoire privé^[12].

Dernières années

Gadolin prit sa retraite en tant que professeur émérite en 1822 à l’âge de 62 ans, âge obligatoire de départ à la retraite^[11]. Il s’installa dans un domaine rural où il vécut encore 30 ans. Il mourut à Mynämäki le 15 août 1852^[4],[6].

Le Grand incendie de Turku de 1827 débuta dans une boulangerie et endommagea ou détruisit une grande partie de la ville d’Åbo. Le laboratoire de Gadolin et sa collection de minéraux près de la cathédrale furent détruits^[6].

Études de la chaleur

Gadolin étudia la relation entre la chaleur et les transformations chimiques, en particulier la capacité de différentes substances à absorber la chaleur (chaleur spécifique) et l’absorption de chaleur lors des changements d’état (chaleur latente)^[13]. Ce travail thermochimique exigeait des mesures extrêmement précises^[14]. Gadolin publia des articles importants sur la chaleur spécifique dès 1784, et sur la chaleur latente de la vapeur en 1791^[4]. Il démontra que la chaleur de la glace était égale à celle de la neige^[6], et publia un ensemble standard de tables de chaleur^[15].

« La meilleure série d’expériences sur la répartition de la chaleur entre différents corps fut réalisée avant l’année 1784 par le professeur Gadolin d’Åbo qui, rejetant la notion de capacité, introduisit l’expression irréprochable de chaleur spécifique. L’une des plus belles conséquences dérivées de cette théorie fut la détermination du zéro absolu ou point le plus bas de l’échelle de la chaleur^[16]. »

Yttrium, le premier élément des terres rares

Homonymes

Gadolinite

Gadolinium

Gadolinia (poudre)

Gadolin devint célèbre pour sa description du premier élément des terres rares, l’yttrium. En 1792, Gadolin reçut un échantillon d’un minéral noir et lourd trouvé dans une carrière du village suédois de Ytterby près de Stockholm par Carl Axel Arrhenius^[17]. Par des expériences minutieuses, Gadolin détermina qu’environ 38 % de l’échantillon était une « terre » auparavant inconnue, un oxyde qui fut plus tard nommé yttrine^[17],[18]. L’yttrine, ou oxyde d’yttrium, fut le premier composé métallique de terre rare connu — à cette époque, il n’était pas encore considéré comme un élément chimique au sens moderne. Ses travaux furent publiés en 1794^[19].

Le minéral examiné par Gadolin fut nommé gadolinite en 1800^[20]. Bien après sa mort, les découvreurs de l’élément gadolinium et de son oxyde gadolinia les nommèrent en son honneur^[21].

Dans un article antérieur en 1788, Gadolin montra qu’un même élément peut présenter plusieurs états d’oxydation, dans son cas Sn(II) et Sn(IV) « en se combinant avec des quantités plus ou moins grandes de la substance calcinante »^[22]. Il décrivit la réaction de disproportionation :

2 Sn²⁺ ⇌ Sn + Sn⁴⁺.

Chimie analytique

Après avoir établi la composition du bleu de Prusse, Gadolin proposa une méthode pour précipiter le fer ferreux sous forme de ferro-ferricyanure, précédant les travaux de Gay-Lussac de quarante ans^[23].

Des rapports sur nombre des recherches chimiques de Gadolin parurent en allemand dans les Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrheit, Haushaltungskeit und Manufacturen de Crell. En 1825, il publia Systema fossilium analysibus chemicis examinatorum secundum partium constitutivarum rationes ordinatorium, un système de classification des minéraux fondé sur des principes chimiques. L’introduction expose les théories de Gadolin et le texte présente les espèces minérales selon un ordre systématique^[24].

L’une des dernières études de Gadolin fut l’analyse chimique de l’alliage chinois pak tong en 1810 et 1827^[25]. Également connu sous le nom de alpacca ou argent allemand, il s’agissait d’un substitut d’argent moins coûteux contenant souvent du cuivre, du zinc, du nickel et de l’étain.

Gadolin est également célèbre pour avoir publié l’un des premiers exemples de condenseurs à contre-courant. En 1791, il améliora un modèle de condenseur de son père en utilisant le « principe du contre-courant ». En exigeant que l’eau de refroidissement s’écoule vers le haut, l’efficacité du condenseur fut accrue. Ce principe fut plus tard utilisé par Justus Liebig, dans ce qui est aujourd’hui généralement appelé un condenseur de Liebig^[7],[23].