(Palerme, Sicile, 13 juillet 1826; Rome, Italie, 10 mai 1910),
chimie.
Cannizzaro était le plus jeune des dix enfants de Mariano Cannizzaro, magistrat et ministre de la police à Palerme, et d’Anna di Benedetto, issue d’une famille de nobles siciliens. La Sicile était sous la domination des rois Bourbon de Naples et la famille Cannizzaro soutenait le régime. Une des sœurs de Stanislao est devenue dame d’honneur de la reine. Du côté de sa mère, cependant, il y avait un certain nombre de libéraux politiques. Trois des oncles maternels de Cannizzaro ont ensuite été tués dans les campagnes de Garibaldi, et il est lui-même devenu un antimonarchiste puissant.
L’éducation précoce de Cannizzaro dans les écoles de Palerme était essentiellement classique, bien qu’elle comprenait quelques mathématiques. En 1841, il entre à l’Université de Palerme comme étudiant en médecine. Ici, il a rencontré le physiologiste Michele Foderà, qui l’a initié à la recherche biologique. Avec Foderà, il a tenté de faire la distinction entre les nerfs centrifuges et centripètes. Au cours de ce travail, Cannizzaro a réalisé son besoin de mieux comprendre la chimie, qui était très mal enseignée à l’université.
En 1845, au Congrès des scientifiques italiens à Naples, Cannizzaro rapporta les résultats de ses études physiologiques et rencontra le physicien Macedonio Melloni, dans le laboratoire duquel il travailla pendant une courte période. Il confia son manque de formation en chimie à Melloni et, par conséquent, fut présenté à Raffaele Piria, professeur de chimie à l’Université de Pise et le principal chimiste italien de l’époque. Il a pris Cannizzaro comme assistant de laboratoire, non seulement lui enseignant la chimie, mais lui permettant également de participer à des enquêtes sur des substances naturelles. C’est à Pise, entre 1845 et 1847, que Cannizzaro décide de se consacrer à la chimie. Là aussi, il est devenu un ami proche de Cesare Bertagnini, un élève très prometteur de Piria.Bien que Bertagnini soit décédé à trente ans, lui et Cannizzaro, ainsi que Piria, ont eu une influence sur la fondation d’une école italienne de chimie au début des années 1850.
À l’été 1847, Cannizzaro retourne à Palerme, avec l’intention de reprendre ses études à Pise à l’automne. Il découvrit bientôt qu’une révolution contre les Bourbons était en préparation ; et malgré le conservatisme de sa famille, il rejoignit les révolutionnaires. En janvier 1848, les Bourbons sont chassés de Naples et le royaume de Sicile est établi. Le jeune Cannizzaro devint officier d’artillerie et représentant à la Chambre des communes et prit une part active aux combats. Lorsque la rébellion échoue finalement en avril 1849, il est contraint de fuir à Marseille.
De Marseille, il se rend à Paris, où, sous l’influence de Piria, il rencontre Cahours, qui l’introduit dans le laboratoire de Chevreul au Jardin des Plantes. Il y reprend ses études de chimie, travaillant avec Stanislaus Cloëz sur le cyanamide et ses dérivés.
En 1851, Cannizzaro put retourner en Italie comme professeur de physique, de chimie et de mécanique au Collegio Nazionale d’Alessandria. Bien que les installations soient médiocres, Piria l’exhorte à accepter le poste car cela pourrait — et cela l’a fait — conduire à de meilleures nominations. Cannizzaro a construit le laboratoire de recherche et y a effectué certains de ses meilleurs travaux en chimie organique.
À la suite de son travail à Alexandrie, Cannizzaro est nommé professeur de chimie à l’Université de Gênes en 1855. Il n’y avait pas de laboratoire à l’université; et Cannizzaro, un excellent professeur, a pu pendant un temps consacrer beaucoup de réflexion à son cours de chimie théorique. C’est de Gênes qu’en 1858 il envoya la lettre décrivant le parcours sur lequel repose principalement sa renommée. En septembre 1860, il assiste au Congrès de Karlsruhe, au cours duquel il fait connaître ses idées au monde chimique. En 1856 ou 1857, Cannizzaro épouse à Florence Henrietta Withers, fille d’un pasteur anglais. Ils ont eu une fille et un fils, qui est devenu architecte.
Les événements politiques ont de nouveau changé le cours de la carrière de Cannizzaro. La révolte sicilienne de Garibaldi en 1860 a été couronnée de succès et Cannizzaro est retourné dans sa ville natale de Palerme pour participer au nouveau gouvernement. Cette fois, il n’a pas participé aux combats réels, mais il est devenu membre du Conseil extraordinaire de l’État de Sicile. En 1861, il est nommé professeur de chimie inorganique et organique à l’Université de Palerme. Une fois de plus, il a dû organiser et construire un laboratoire, car la seule installation pour la recherche chimique était la même petite pièce qui était disponible à l’époque de ses études. Cannizzaro a eu un tel succès dans ses efforts que Palerme est devenue le centre de l’éducation chimique en Italie. Des hommes tels que Wilhelm Körner, qui a conçu la méthode de localisation de la position des substituants dans le cycle benzénique, et Adolf Lieben, plus tard un chimiste organique réputé à Vienne, étaient parmi ses étudiants. En même temps, il a été actif dans la création d’écoles de différents types à Palerme, et pendant une épidémie de choléra, il a été commissaire à la santé publique.
Avec l’unification de l’Italie, Cannizzaro fait son dernier déménagement, à l’Université de Rome en 1871. Comme auparavant, il a constaté que les installations de laboratoire avaient été négligées. Il fonde donc l’Institut Italien de Chimie dans l’ancien couvent de San Lorenzo. Dans le laboratoire fonctionnel qu’il a créé, il a pu poursuivre le travail sur la constitution de substances naturelles qu’il avait commencé avec Piria. Ses efforts pendant la dernière partie de sa vie ont été consacrés à déterminer la structure de la santonine, dont il a montré qu’il était l’un des rares composés naturels dérivés du naphtalène. Avec son déménagement à Rome, Cannizzaro a été nommé sénateur du royaume. Comme à Palerme, il consacra beaucoup de temps aux devoirs publics et civiques.
Cannizzaro a continué à donner ses conférences avec beaucoup d’enthousiasme et de succès jusqu’à la fin de sa vie, les interrompant seulement l’année précédant sa mort à quatre-vingt-trois ans. Au cours de la dernière partie de sa vie, il a été honoré par la plupart des sociétés scientifiques importantes d’Italie et du reste de l’Europe. À l’occasion du centenaire de sa naissance en 1926, lors du Deuxième Congrès National Italien de Chimie Pure et Appliquée, son corps a été transféré au Panthéon de Palerme.
Cannizzaro a réalisé tous ses travaux expérimentaux dans le domaine de la chimie organique. Chaque fois qu’il disposait d’un laboratoire, il poursuivait le travail sur les substances naturelles qu’il avait commencé à Pise. Il a également consacré beaucoup de temps à l’étude des alcools aromatiques, une classe de composés peu connue avant son travail. En 1853, alors qu’il étudiait le comportement du benzaldéhyde, il découvrit sa réaction avec l’hydroxyde de potassium, dans laquelle une oxydoréduction produit à la fois de l’acide benzoïque et de l’alcool benzylique. Ceci est encore connu des chimistes organiques sous le nom de « réaction de Cannizzaro. »Il a également été le premier à proposer le nom « hydroxyle » pour le radical OH.
La renommée durable de Cannizzaro dépend cependant de la lettre qu’il écrivit en 1858 à son ami Sebastiano de Luca, qui avait succédé à Bertagnini à la chaire de Piria à Pise. Ce fut le célèbre « Sunto di un corso di filosofia chimica fatto nella Reale Università di Genova », publié dans la revue Nuovo cimento, établie à Pise par Piria, la même année et réimprimé sous forme de brochure en 1859. Il a souvent été réédité et traduit.
La condition complexe de la chimie qui a conduit Cannizzaro à composer sa lettre provenait d’événements et de personnalités remontant jusqu’à cinquante ans avant l’apparition du « Sunto ». Lorsque Dalton a publié le premier volume du livre expliquant sa théorie atomique en 1808, il a considéré mais rejeté l’idée que des volumes égaux de gaz dans les mêmes conditions contenaient un nombre égal de particules. Seulement quelques années plus tard, en 1811, Amedeo Avogadro reprend cette idée. En faisant une distinction claire entre les atomes (qu’il appelait « molécules élémentaires ») et les molécules (« molécules intégrales »), il a pu tirer un certain nombre de conclusions importantes. Trois ans plus tard, Ampère propose une idée similaire. Si les conclusions déduites de cette hypothèse avaient été acceptées au moment où elles ont été suggérées, les chimistes auraient été épargnés d’un demi-siècle de confusion. Cependant, les documents n’étaient pas bien compris; et les faits chimiques connus n’étaient pas suffisants pour fournir toutes les preuves nécessaires pour confirmer l’hypothèse. Plus important encore, les autorités qui ont dominé la pensée chimique au cours de la première moitié du XIXe siècle, Berzelius et Dumas, n’ont pas accepté l’idée.
Berzelius ne distinguait pas les atomes des molécules, parlant indifféremment d’un atome d’hydrogène ou d’un atome d’alcool. Sa théorie électrochimique (dualiste), à laquelle il a essayé de conformer tous les faits, exigeait que les composés chimiques soient maintenus ensemble par des charges électriques opposées. Ainsi, il ne pouvait pas y avoir de combinaison d’atomes électriquement similaires, et l’hydrogène et l’oxygène ne pouvaient pas être diatomiques. Les déterminations analytiques de Berzelius des poids atomiques étaient basées sur la loi de Gay-Lussae de combiner des volumes de gaz et étaient dans la plupart des cas assez précises; cependant, il était incapable d’appliquer cette loi de manière cohérente aux composés solides, et un certain nombre de ses valeurs pour les poids atomiques étaient incorrectes.
Dumas a reconnu que les déterminations de densité de vapeur pouvaient être utilisées pour déterminer les poids atomiques; mais comme il confondait lui aussi atomes et molécules, il a écrit que l’eau était composée « d’un atome d’hydrogène » et « d’un demi-atome d’oxygène. »(Pour Berzelius, le concept d’un demi-atome était ridicule.) Dumas a déterminé les densités de vapeur de mercure, de phosphore, d’arsenic et de soufre et a trouvé des poids « atomiques » qu’il croyait incroyablement élevés. Il a donc écarté l’hypothèse d’Avogadro. En 1843, Berzelius accepta les résultats expérimentaux de Dumas et rejeta définitivement le concept d’Avogadro. L’influence de ces deux hommes était si forte que l’hypothèse des poids atomiques avait peu de chances d’être acceptée.
Entre-temps, en 1813, Wollaston avait proposé l’utilisation de poids équivalents comme unités fondamentales de la chimie. Les poids équivalents ont séduit de nombreux chimistes car ils semblaient pouvoir être déterminés expérimentalement sans recourir à aucune théorie. La confusion était accrue parce qu’il n’y avait pas de normalisation de la signification pour de nombreuses formules utilisées pour représenter des composés chimiques. Les symboles impliquant des atomes barrés ou doubles ont fini par signifier des choses différentes pour différents chimistes. Lorsque Laurent et Gerhardt ont essayé dans les années 1840 de revenir au principe d’Avogadro, ils sont allés trop loin et ont introduit une nouvelle confusion dans la chimie. Quelques hommes, comme M. A.A. Gaudin, un calculateur du Bureau des Longitudes en France, appréciait l’hypothèse d’Avogadro et publiait des travaux en fonction; mais ils étaient en dehors des cercles officiels et n’avaient aucune influence.
Ainsi, lorsque Cannizzaro a écrit le « Sunto », il n’y avait pas d’accord entre les chimistes sur les valeurs à adopter pour les poids atomiques, moléculaires ou équivalents; pas de possibilité de systématiser la relation des différents éléments; et pas d’unanimité quant à la formulation des composés organiques.
Le manque d’installations de laboratoire dans les différentes universités où il avait enseigné et son propre enthousiasme pour l’enseignement avaient combiné pour amener Cannizzaro à consacrer beaucoup de réflexion aux cours qu’il donnait. Il a bien reconnu la difficulté rencontrée par ses étudiants dans l’apprentissage de la chimie lorsqu’ils ont constaté que même les maîtres de la science ne pouvaient pas s’entendre sur ce qui constituait la structure fondamentale des composés chimiques. Croyant comprendre comment cette confusion avait surgi, il se mit à expliquer aussi simplement et clairement qu’il pouvait quelle devrait être la véritable base de la chimie. Son statut d’Italien a peut-être permis à Cannizzaro de voir plus clairement que les chimistes étrangers ce que son compatriote Avogadro avait suggéré près de cinquante ans plus tôt. Dans son cours théorique, il propose maintenant d’éclaircir les difficultés qui s’étaient posées. Sa lettre à Luca décrit le développement de ses idées pédagogiques.
Cannizzaro était bien lu dans l’histoire de la chimie et a donc pu développer son cours historiquement. Il a non seulement donné du crédit au travail de personnalités bien connues, mais a également consacré du temps à des auteurs peu connus comme Gaudin. Ses quatre premières conférences étaient purement historiques, pour donner à ses étudiants le contexte pour comprendre la situation actuelle de la chimie.
Cannizzaro a commencé par souligner la distinction entre atomes et molécules faite par Avogadro et Ampère. Il a ensuite expliqué les théories de Berzelius et comment elles avaient induit en erreur le maître analyste. Il a également montré comment Dumas s’était senti obligé de conclure qu’il existait des règles différentes régissant la chimie inorganique et organique. Il a passé en revue les contributions de nombreux chimistes plus proches de son temps, montrant combien de fois ils avaient approché la vérité sans s’en rendre complètement compte. Tout au long de cette revue historique, il a insisté à plusieurs reprises sur le fait que l’application de l’hypothèse d’Avogadro expliquait les incohérences notées par d’autres et qu’aucun fait la contredisant n’était connu.
Il était alors prêt, dans sa cinquième conférence, à montrer comment l’hypothèse d’Avogadro pouvait être utilisée. La plupart de ce qu’il a souligné avait été déclaré, ou du moins sous-entendu, par Avogadro; mais Cannizzaro l’a mis en évidence beaucoup plus clairement et a pu fournir une multitude d’exemples de cas qui n’avaient pas été connus auparavant. Il a souligné que puisque tous les poids atomiques sont relatifs, il fallait choisir un poids standard avec lequel toutes les autres valeurs pouvaient être comparées. Il a choisi l’hydrogène comme étalon, mais comme il savait qu’il était diatomique, il a utilisé « une demi-molécule d’hydrogène » comme unité. En utilisant ce terme, il évita l’erreur de Dumas, le « demi-atome d’hydrogène » qui avait tant perturbé Berzelius.
Cannizzaro dit ensuite à ses étudiants: « Comparez les différentes quantités du même élément contenues dans la molécule de substance libre et dans celles de tous ses différents composés, et vous ne pourrez pas échapper à la loi suivante: Les différentes quantités du même élément contenues dans différentes molécules sont toutes des multiples d’une même quantité, qui, étant toujours entière, a le droit d’être appelée atome. »Il a appelé cela la loi des atomes, et Partington dit qu’elle mérite d’être appelée le principe de Cannizzaro. Il a donné de nombreux exemples de l’application de cette loi, en particulier aux métaux dont les poids atomiques étaient dans un état de confusion particulier.
La méthode de détermination des poids moléculaires par l’utilisation de densités de vapeur dépendait de l’existence de composés volatils. Lorsque de tels composés n’étaient pas connus pour un élément donné, Cannizzaro utilisait des analogies ou dépendait de la relation entre le poids atomique et la chaleur spécifique découverte par Dulong et Petit. Dans le cas où les deux méthodes pouvaient être utilisées, il a montré qu’elles donnaient le même résultat. Cela a renforcé son argument. Dans sa discussion sur les radicaux organiques, Cannizzaro a souligné leur similitude en combinant le pouvoir aux atomes de divers éléments. Cette approche était très proche d’un énoncé de la théorie de valence, qui n’avait pas encore été clairement énoncé. Il a souligné que les radicaux comme le méthyle sont monatomiques, comme l’hydrogène, tandis que les radicaux comme l’éthylène ressemblent à des composés mercuriques ou cuivriques. « L’analogie entre les sels mercuriques et ceux de l’éthylène ou du propylène n’a été notée, à ma connaissance, par aucun autre chimiste. »
Ainsi, dans son « Sunto », Cannizzaro a non seulement attiré une fois de plus l’attention sur l’hypothèse d’Avogadro, a clairement établi la distinction entre atomes et molécules et a montré comment les densités de vapeur pouvaient être utilisées pour déterminer les poids moléculaires (et les poids atomiques), mais il a complètement abandonné l’idée que la chimie inorganique et organique fonctionnait selon des règles différentes. Comme Tilden a résumé son travail dans la conférence commémorative de Cannizzaro à la Chemical Society, « Il n’y a en fait qu’une science de la chimie et un ensemble de poids atomiques. »
Lorsque le « Sunto » a été publié pour la première fois, il a attiré peu d’attention, peut-être à cause du lieu et de la langue de sa publication. Les chimistes sont devenus de plus en plus frustrés dans leurs tentatives de systématiser leur science. Cela était particulièrement vrai pour les jeunes travailleurs, qui étaient les plus actifs dans la recherche et qui ressentaient le plus le besoin d’une solide formation théorique pour leurs études. Un esprit de premier plan dans cette recherche d’arrière-plan était August Kekulé, qui venait de publier son article d’époque sur la liaison des chaînes carbonées et la tétratomicité du carbone. Au printemps 1860, il proposa à son ami Carl Weltzien, professeur de chimie à la Technische Hochschule de Karlsruhe, de convoquer un congrès international de chimistes pour établir, entre autres, des définitions plus précises des concepts d' » atome, molécule, équivalent, atomicité, alcalinité, etc. » En association avec Charles Wurtz de Paris, Kekulé et Weltzien organisent le premier congrès chimique international, qui se réunit à Karlsruhe pendant trois jours, à partir du 3 septembre 1860. La plupart des hommes présents étaient des chimistes plus jeunes, actifs dans la recherche et donc soucieux de clarifier la base de leurs études. Beaucoup d’hommes plus âgés bien établis, tels que Liebig et Wöhler, plus sûrs de leurs idées théoriques, ne sont pas venus. Dumas était le plus important des travailleurs âgés présents, mais il passait une grande partie de son temps à répéter l’idée de la différence entre la chimie inorganique et la chimie organique.
Le premier jour de la réunion, la discussion a porté sur la distinction entre les molécules physiques, c’est-à-dire les particules d’un gaz, d’un liquide ou d’un solide; les molécules chimiques, la plus petite partie d’un corps participant à une réaction mais capable d’être divisée; et les atomes, qui ne pouvaient pas être divisés. Bien que Kekulé ait soutenu cette distinction, Cannizzaro a déclaré qu’il ne voyait aucune différence entre les molécules physiques et chimiques. Le deuxième jour, des questions de nomenclature ont été discutées, et le troisième jour, il y a eu une discussion animée sur la question de savoir si les principes de Berzelius devaient être adoptés aux fins de la nomenclature. Cannizzaro a livré une longue réfutation de cette proposition dans laquelle il a résumé les arguments qu’il avait utilisés dans le « Sunto. »Il a fermement défendu l’hypothèse d’Avogadro et a souligné que les pressions de vapeur anormales de certaines substances pouvaient s’expliquer par le phénomène de dissociation à des températures plus élevées, récemment découvert par Deville. Au cours de la discussion qui a suivi, l’opinion dominante a été qu’aucun vote ne pouvait être pris sur les questions scientifiques et que chaque scientifique devait avoir la pleine liberté d’utiliser le système qu’il préférait.
Cannizzaro est parti à la fin de la réunion, estimant probablement que ses efforts avaient été vains. Cependant, son ami Angelo Pavesi, professeur de chimie à l’Université de Pavie, est resté derrière et a distribué des copies du « Sunto » que Cannizzaro avait apporté avec lui. Ce fut l’étape décisive, car elle porta les arguments clairs et logiques de Cannizzaro à l’attention des principaux chimistes de l’époque. Puisque ces arguments avaient été préparés pour initier les étudiants à la chimie, ils n’omettaient aucune étape dans le raisonnement ou les déductions et étaient donc parfaitement adaptés pour convaincre même les chimistes pratiquants dont les idées préconçues auraient pu les empêcher de suivre une version plus condensée.
L’un des premiers à voir l’importance du journal fut Lothar Meyer, qui lut la brochure sur le chemin du retour à Breslau. Comme il l’a exprimé, les écailles sont tombées de ses yeux et il était convaincu. Son livre Die modernen Theorien der Chemie, publié en 1864, a utilisé les idées de Cannizzaro tout au long et a exercé une forte influence sur le monde chimique. Mendeleïev assista également au congrès et écrivit plus tard à propos de la défense que Cannizzaro avait présentée pour l’hypothèse d’Avogadro. C’est la reconnaissance des vrais poids atomiques qui a permis à Meyer et Mendeleïev de formuler la loi périodique à la fin des années 1860.
En chimie organique, la confusion des formules qui avait pris naissance dans le désaccord sur l’utilisation de poids atomiques ou équivalents de carbone et d’oxygène a également disparu. La voie a été ouverte pour le développement complet de la théorie structurelle développée par Butlerov et d’autres dans la décennie qui a suivi le Congrès de Karlsruhe. En 1860, le monde de la chimie était prêt pour la renaissance de l’hypothèse d’Avogadro, mais c’est la grande logique et la clarté de la présentation de Cannizzaro qui ont facilité son acceptation.
BIBLIOGRAPHIE
I. Ouvrages originaux. Il y a une bibliographie des articles de Cannizzaro sur la chimie expérimentale dans Bulletin. Société chimique de France, 4e ser., 7 (1910), VII-XIII. La réaction de Cannizzaro est décrite par Cannizzaro lui-même dans « Ueber den der Benzoësäure entsprechenden Alkohol », dans les Annalen der Chemie de Justus Liebig, 88 (1853), 129-130; 90 (1854), 252-254. » Sunto di un corso di filosofia chimicu fatto nella Reale Università di Genova » parut dans Nuovo cimento, 7 (1858), 321-366, et fut réédité sous forme de brochure (Pise, 1859). Une traduction anglaise est Alembic Club Reprints, no. 18 (Edimbourg, 1910); et une traduction allemande est le Klassiker der Exacten Wissenschaften d’Ostwald, no 30 (Leipzig, 1891).
II. Littérature secondaire. De nombreux documents biographiques se trouvent à W. A. Tilden. « Cannizzaro Memorial Lecture », dans Journal of the Chemical Society. 101 (1912). 1677-1693; et Domenico Marotta, « Stanislao Cannizzaro », dans la Gazetta chimica italiana, 69 (1939), 689-717. Une biographie plus courte est A. Gautier, « Stanislas Cannizzaro », dans Bulletin. Société chimique de France, 4e ser, 7 (1910). I-VI. La participation de Cannizzaro au Congrès de Karlsruhe est décrite par Clara de Milt, » Carl Weltzien et le Congrès de Karlsruhe », dans Chymia, 1 (1948). 153–169.
Henry M. Leicester