L'Université Oran 1 Ahmed Ben Bella, à l'instar des autres universités et les grandes écoles, a célébré l'évènement Mendeleïev les 29 et 30 novembre. En effet, l'année 2019 a été désignée par l'UNESCO «Année internationale du tableau périodique des éléments chimiques».

A travers le monde entier, l'année 2019 «Année de la chimie» a été consacrée à la réflexion, à partir du modèle Mendeleïev, sur l'enseignement des sciences, et la recherche. La chimie est mise à l'honneur dans le monde et c'est un immense hommage rendu à D. Mendeleïev considéré comme le père de la chimie moderne. La chimie est une science innovante, elle se réinvente et se développe selon des principes nouveaux qui prennent en compte la fragilité de notre système. Désormais l'Homme et la Nature font partie des préoccupations de la chimie verte !

Depuis les travaux de Lavoisier et d'autres chimistes, la chimie est devenue une science importante avec des théories, des lois, une nomenclature rationnelle, et le nombre des éléments décrits était devenu trop important (63 éléments en 1869, année de présentation de la première version du tableau par Mendeleïev). La recherche en chimie se développe, la connaissance s'accroît et l'enseignement de la chimie devient fastidieux et souvent répétitif. Apparaissent alors des contraintes pédagogiques qui exigent un modèle rationnel de transmission du savoir. De nombreux modèles furent proposés, mais c'est celui de Mendeleïev qui fut plébiscité par la communauté scientifique. Dimitri Ivanovitch Mendeleïev (1834-1907), professeur à l'Institut de technologique de St Pétersbourg en Russie, et d'autres chimistes remarquèrent que les propriétés chimiques fondamentales des éléments semblaient se répéter lorsque leurs poids atomiques augmentaient. Cette observation lui inspira la notion de périodicité, qu'il mettra en évidence sous forme de tableau basé sur les propriétés naturelles des éléments : la classification périodique des éléments est née ! D. Mendeleïev rassemble dans ce tableau inédit la totalité des éléments connus à l'époque (63 éléments en 1869) et résume leurs propriétés physicochimiques. C'est un coup de génie !

Mais ce coup de génie n'est pas le fruit du hasard, c'est l'aboutissement des travaux de recherche et d'échanges scientifiques de plusieurs chimistes pendant de longues décennies. Au début, ce tableau était incomplet, il comportait des cases vacantes réservées aux futurs éléments (éléments non encore découverts) dont les propriétés physico-chimiques étaient déjà prévues par Mendeleïev. Loin de remettre en cause ce modèle, ces espaces vides constituent une véritable démonstration de force et confirme le caractère logico-prédictif de la classification de Mendeleïev ! 3 éléments seront découverts de son vivant : le germanium, le scandium, et le gallium. Désormais ce tableau qui rassemble tous les éléments connus de la nature apparait comme une fenêtre sur l'Univers !

Evolutions ultérieures de la classification

Moins d'un siècle plus tard de nombreuses découvertes scientifiques théoriques, notamment sur la structure de l'atome, confirmeront les prévisions de Mendeleïev, mais il va subir de grandes évolutions.

De nombreux scientifiques, dont plusieurs Prix Nobel, démontreront le caractère universel et donneront une nouvelle présentation conforme aux derniers acquis scientifiques mais toujours attachée au principe de périodicité énoncé par Mendeleïev. L'évolution du tableau périodique reste profondément liée au développement de la chimie. C'est la naissance de la chimie moderne et le prélude de l'histoire de l'atome.

Suite aux développements des recherches (découverte des gaz rares, résultats de la physique atomique) une version moderne du tableau est proposée par le chimiste américain Glenn T. Seaborg en 1945.

Les enseignements de tableau de Mendeleïev

Ce tableau, élaboré à partir de critères macroscopiques, est consolidé et perfectionné par des critères microscopiques (données atomiques) alors que la structure de l'atome n'était pas encore établie ! Prophétie ou magie ! Rien de tout cela ! La démarche de Mendeleïev était rationnelle, intellectuelle, elle était basée sur l'observation de la nature. Les lois de la nature sont communes à tout l'Univers. Ce tableau harmonieux est un exemple de finesse du raisonnement, de justesse de la prévision même si l'erreur n'est pas écartée, d'assurance de la déduction, avec en plus le toupet de Mendeleïev !

Peu importe si on ne connait pas la chimie, l'important c'est ce que véhicule ce tableau, et la substantifique moelle que l'on peut acquérir, l'UNESCO s'adresse à tout le monde, afin de révéler la démarche intellectuelle qui a mené Mendeleïev à construire ce tableau basé sur de 2 idées fondamentales fondées sur une réalité physique universelle.

Ce tableau est également une source d'admiration pour certains philosophes, qui avaient établi des rapprochements avec leur conception de l'Univers ; certains pensent que l'Univers est un immense échiquier type Mendeleïev basé sur des lois naturelles qui se manifestent aussi bien dans le domaine macroscopique que dans l'infiniment petit. Si la théorie atomique valide ce tableau, c'est parce qu'il est porteur d'une «profonde vérité physique».

Les limites du tableau

Ce tableau regroupe tous les éléments qui existent dans la nature, est-il limité ? Combien d'éléments peut-on y mettre ? La réponse n'est pas d'ordre philosophique, elle est d'ordre scientifique ! Elle est dictée par la physique atomique.

Au milieu du 20eme siècle, le physicien américain R. Feynman (Prix Nobel de physique 1965) évoque la limite du tableau en affirmant : « Si l'humanité découvrait un jour l'élément 137, elle n'aurait pas la possibilité d'établir le nombre de ses protons et électrons ». Sa réflexion est fondée sur la théorie de N. Bohr (autre Prix Nobel de physique 1922) qui stipule que les électrons gravitent autour du noyau avec une vitesse qui dépend d'un facteur alpha appelé constante de structure fine, égale à 1/137. Pour faire plus simple, les électrons du 137ème élément auraient une vitesse égale à celle de la lumière ! Imaginons l'élément 139. Dans ce cas les électrons se déplaceraient plus vite que la lumière ! C'est le crash des électrons sur le noyau !

Notre enseignement et l'esprit Mendeleïev

Le tableau de Mendeleïev est une réponse à des contraintes pédagogiques, il inaugure le discours graphique en proposant un modèle d'enseignement rationnel, basé sur la déduction et non sur la mémoire ! Peut-on dire que notre système d'enseignement est conforme à l'esprit Mendeleïev ? Notre système éducatif a subi de nombreuses réformes, mais force est de constater qu'un état des lieux est encore nécessaire afin de corriger les dysfonctionnements. Le moins qu'on puisse dire est que notre enseignement accorde trop de place à la mémoire au dépens de l'esprit critique. Le tableau de Mendeleïev nous enseigne la logique, la déduction, la prévision, des qualités indispensables pour tout enseignant dans sa mission éducative !

Affiché dans tous les laboratoires, toutes les salles de cours, tous les amphithéâtres, ce tableau est devenu malheureusement une évidence, il est vidé de sa substantifique moelle, mais sa portée universelle reste inaltérée. Il constitue une source d'information importante pour les chimistes, et une référence inoxydable pour une meilleure approche didactique.

*Professeur, faculté des sciences exactes et appliquées. Université Oran 1. Algérie.