FORMULE, chimie

On peut s'interroger sur la raison d'être des formules de la chimie, sur l'usage ou les usages qu'en font les chimistes, sur leur contenu informationnel enfin : en quoi ces représentations sont-elles un schématisme conventionnel, et en quoi dépeignent-elles leur objet ?

Le rôle des formules chimiques va bien au-delà de la simple dénomination, et la formule est un véritable portrait de la molécule.

Dans le cas du gaz carbonique, la formule CO₂ sera qualifiée de brute pour sa pauvreté en information. Elle s'applique tant à l'entité COO qu'à l'entité OCO. Seule cette dernière répond au gaz carbonique (COO est une molécule isomère), car, dans la molécule de gaz carbonique, l'atome de carbone se trouve entre les deux atomes d'oxygène.

La question pertinente devient dès lors de choisir entre une disposition des trois atomes O, C et O en ligne ou en triangle. Dans ce dernier cas, s'agit-il d'un triangle quelconque ? d'un triangle rectangle ? d'un triangle isocèle, voire équilatéral ?

La molécule du gaz carbonique est linéaire et symétrique : le carbone occupe le milieu du segment O-O. Peu importe ici la façon dont cette géométrie fut déterminée par les chimistes. En revanche, et sans qu'il soit possible de s'étendre là-dessus, leur écriture de la formule de CO₂ dans son détail, c'est-à-dire explicitant les nombres d'électrons assurant chacune des liaisons entre l'atome central de carbone et les oxygènes qui le flanquent, permet de prévoir une géométrie linéaire et non coudée. En d'autres termes, ceux des philosophes de la science, les formules chimiques ont un rôle heuristique.

Quant au contenu informationnel des formules, comme cet exemple très simple le suggère, il a trait à la géométrie des édifices moléculaires. Lorsqu'un chimiste voit une formule – typiquement celle d'une substance naturelle complexe aux nombreux atomes –, comme le cholestérol, la morphine ou la pénicilline, il lui trouve plusieurs fonctions.

La fonction d'identification (« ceci ressemble à de la pénicilline ») se double d'une fonction orthographique (« est-ce bien la formule correcte de la pénicilline ? »). Leur succède un rôle de présentation, le chimiste « lit » la formule comme un enchaînement de diverses fonctions, c'est-à-dire comme une association entre des groupements d'atomes, chacun avec son individualité et ses caractéristiques propres, qu'il s'agisse de sa structure ou de sa réactivité. Dans le cas de la pénicilline, on pourra se focaliser ainsi sur la fonction dite lactame, dont les atomes forment un quadrilatère, qui se trouve être fragile et de la sorte se place au cœur du rôle biologique de cette molécule d'antibiotique. Enfin, comme cela a déjà été dit, la formule, bien que mélange d'éléments conventionnels et d'amorces d'une représentation objective, a un rôle d'aide à la visualisation des objets moléculaires dans l'espace à trois dimensions.

Équation chimique

L'équation chimique fait intervenir uniquement la formule brute, celle au contenu informationnel le plus pauvre. Un exemple en est CO₂ + H₂O = H₂CO₃. Cette équation exprime une réaction, par laquelle une molécule d'eau s'additionne à une molécule de gaz carbonique. Cette équation est muette sur la géométrie du processus, puisque la molécule du produit H₂CO₃ est évoquée seulement par sa formule brute. Elle ne nous renseigne pas sur les modalités de la transformation : La molécule d'eau vient-elle s'installer sur l'atome central de carbone ou sur les atomes latéraux d'oxygène ? Vient-elle attaquer par l'un de ses deux atomes d'hydrogène ou par l'atome d'oxygène central ?

Une équation chimique est un acte comptable. Elle vise, en faisant[...]