Un chimiste découvre la preuve manifeste que l’univers a été créé

De notre correspondant en Finlande

IL Y A plus d’un siècle, le chimiste russe Dimitri Mendeleïeva était resté perplexe devant l’interdépendance des éléments chimiques. Sur la base de ses découvertes, il était parvenu à la conclusion que d’autres éléments chimiques restaient encore à trouver. Était-​il dans le vrai? Si oui, serait-​ce la preuve que la matière est venue à l’existence simplement grâce au hasard ou bien cela démontrerait-​il au contraire que la Terre et, en fait, tout l’univers sont l’œuvre d’un Créateur intelligent?

Peu après 1860, 63 des 103 éléments connus aujourd’hui avaient été identifiés. Les recherches de Mendeleïev portaient sur les propriétés de ces éléments dont il s’efforçait de retrouver l’ordre et l’agencement naturel. À partir des poids atomiques attribués à chaque élément, il avait déjà établi le rapport qu’il y avait entre eux et leur poids. Il avait également remarqué certaines ressemblances qui permettaient de les classer par paires, voire par familles entières. Aujourd’hui, nombre de ces ressemblances nous sont familières. Par exemple, une personne qui suit un régime peut substituer du chlorure de potassium au chlorure de sodium pour saler ses aliments. Dans la fabrication des pièces de monnaie ou en bijouterie, le cuivre peut facilement remplacer l’or ou l’argent. Le magnésium et le calcium sont interchangeables dans la structure minérale du calcaire dolomitique. Le problème de Mendeleïev était de savoir pourquoi certains de ces éléments se ressemblaient tant et d’autres pas du tout.

Mendeleïev inscrivit les caractéristiques de chaque élément sur des fiches qu’il épingla au mur. Il modifia leur disposition en les classant d’après leur poids ou en fonction de leurs diverses propriétés et caractéristiques. Bientôt apparut un certain ordre. Notre savant découvrit qu’en alignant les sept premiers éléments sur une colonne (à l’exception de l’hydrogène, qui constitue une classe à lui seul) et en disposant les sept éléments suivants en regard des premiers, on trouvait des similitudes frappantes dans chaque paire d’éléments. Ainsi, le sodium est un métal alcalin, tout comme le lithium auquel il se trouvait accolé dans le tableau; ces deux éléments donnent en effet des bases fortes en présence d’eau. Le chlore constituait avec le fluor une paire de gaz appelés halogènes à cause de leur propension à former des sels. Mendeleïev venait de découvrir là les deux premières “périodes” de la classification qui porte aujourd’hui son nom.

Poursuivant ses travaux, il dressa une troisième colonne et s’aperçut alors que le potassium se trouvait en regard du sodium et que le calcium venait à côté du magnésium. Jusque-​là, tout était logique. Ensuite, les choses se compliquèrent. Après avoir disposé ses cartes de diverses façons, Mendeleïev remarqua qu’il pouvait aligner tous les éléments suivants, jusqu’à l’iode, en deux longues périodes comprenant chacune 17 éléments. En coupant les périodes courtes que l’on voit sur le tableau, il trouva deux rangées au sommet de chaque période et trois en bas, qui correspondaient exactement à des familles d’éléments chimiques bien connus. Il découvrit que les éléments métalliques se trouvent au milieu des périodes longues et que les métaux qui nous sont les plus familiers apparaissent à cet endroit.

Mais, pour compléter ce remarquable tableau, Mendeleïev dut laisser quelques cases blanches, trois dans la première période longue et une dans la seconde. Ces lacunes ne l’empêchèrent pas de publier sa classification et même, tant il était sûr que les éléments avaient été créés dans un ordre déterminé, de prédire hardiment que certains éléments restaient à découvrir. Il alla jusqu’à décrire à l’avance leurs propriétés et à leur donner des noms, “eka-bore”, “eka-aluminium” et “eka-silicium”, d’après les caractéristiques des familles auxquelles ils devaient se rattacher.

Sa confiance dans l’ordre qu’il entrevoyait dans la “nature” ne fut pas déçue. On trouva les éléments manquants beaucoup plus tôt qu’on ne l’aurait cru. L’eka-aluminium, découvert en France en 1876, prit le nom de gallium. En 1879, on trouva en Suède l’eka-bore, qui fut baptisé scandium. Enfin, l’eka-silicium fut découvert en 1886, en Allemagne, et devint le germanium. À l’étonnement de tous, sauf de Mendeleïev, les propriétés physiques et le poids atomique de ces éléments étaient presque exactement ce qu’il avait prédit. Puisque nous parlons du germanium, rappelons qu’il occupe une place de choix dans la fabrication des transistors.

À l’issue de ces découvertes, les savants, qui jusque-​là n’avaient accordé que peu d’attention à la classification de Mendeleïev, saluèrent ce chimiste comme un génie scientifique. Son tableau périodique devint un complément indispensable à l’enseignement de la chimie et à la recherche. Aujourd’hui encore, il est accroché sur les murs des salles de classe de chimie et dans les laboratoires. Personne ne doutait que l’on finirait par trouver les éléments qui manquaient sur le tableau.

Une famille imprévue trouve sa place

De découverte en découverte, le tableau de Mendeleïev s’allongea. En 1894, John Rayleigh et William Ramsay réussirent à extraire de l’azote atmosphérique un gaz rare qu’ils nommèrent argon parce qu’il ne se combinait avec aucun autre élément. Un an plus tard, Ramsay découvrit dans du minerai d’uranium un autre gaz inerte encore plus rare qu’il identifia à l’hélium, gaz observé dans le spectre solaire lors de l’éclipse de 1868 et que l’on croyait absent de la terre. Mais où tous ces éléments imprévus allaient-​ils prendre place dans le tableau périodique?

Mendeleïev retint la solution de Ramsay selon laquelle le tableau périodique n’était peut-être pas complet. Il proposa d’introduire les deux éléments dans une nouvelle famille, les gaz inertes, qu’il situait juste avant les métaux alcalins. Cependant, cela signifiait qu’il fallait découvrir trois autres de ces gaz pour remplir la nouvelle rangée du tableau. Effectivement, en l’espace de trois ans, on découvrit dans le laboratoire de Ramsay trois des constituants de l’atmosphère, le néon, le krypton et le xénon. Leur poids atomique les plaçait exactement dans la case prévue pour eux sur la classification périodique.

Une preuve de la création?

Ce qui précède est-​il une preuve que l’univers a été créé? Si les éléments se sont trouvés ensemble par hasard, pourquoi leurs poids atomiques ne se sont-​ils pas groupés autour d’une valeur moyenne, avec peut-être quelques-uns plus légers et d’autres un peu plus lourds? Et pourquoi les propriétés, telles que la densité, le point de fusion et les réactions chimiques ne varient-​elles pas au hasard d’un élément à l’autre? Pourquoi chercher une corrélation entre les éléments? L’explication par le hasard ne devrait pas permettre de les grouper en familles dotées d’affinités si prononcées.

La classification de Mendeleïev démontre que la structure de la matière ne s’est pas formée au petit bonheur. Son agencement même révèle que son origine ne peut être accidentelle. Cet ordre remarquable qui préside à la structure fondamentale de la matière prouve qu’elle répond à un dessein.

À votre avis, n’est-​ce pas là une preuve manifeste de l’existence d’un Architecte intelligent, d’un Créateur plein de sagesse? Ou bien vous faut-​il d’autres preuves? Celles-ci ne manquent pas. Par exemple, c’est le groupe des gaz inertes, qui a étendu à huit éléments les périodes courtes et à 18 les périodes longues, qui a permis d’échafauder la théorie de la structure atomique.

D’autres preuves

Des recherches plus approfondies ont permis de se représenter plus clairement la structure de l’atome. C’est d’abord J. Thomson qui montra que l’on pouvait isoler dans les atomes des électrons chargés négativement. Ensuite, E. Rutherford démontra que la charge positive de l’atome se concentre dans un très petit espace appelé noyau. Niels Bohr conçut l’atome comme un système solaire, avec des électrons qui gravitent sur diverses orbites autour du noyau placé au centre. Les charges positives sont des multiples d’une charge unitaire. L’atome d’hydrogène n’a qu’une seule charge; c’est donc un proton. Les éléments chimiques comportent des atomes qui possèdent chacun plusieurs protons. Les protons du noyau sont neutralisés électriquement par un nombre égal d’électrons qui gravitent sur leur orbite.

Une remarquable découverte de Henry Moseley permit d’annoncer avec précision de combien de protons et d’électrons se compose chaque atome. En mesurant l’énergie des rayons X émis par divers éléments lorsqu’on crée une agitation dans les électrons de la couche la plus proche du noyau, il découvrit que cette énergie s’accroît avec une régularité mathématique d’un élément à l’autre, en suivant l’ordre du tableau de Mendeleïev. Là où le tableau présentait une case vide, l’énergie croissait deux fois plus. Moseley proposa donc de donner un numéro d’ordre à chaque élément, en commençant par attribuer à l’hydrogène le chiffre 1, puis à l’hélium le chiffre 2 et ainsi de suite. Ce numéro atomique représenterait le nombre de protons dans le noyau de l’atome ainsi que le nombre d’électrons correspondant.

Ce chiffre s’avéra encore plus important que le poids atomique des éléments pour établir leurs propriétés. Classés d’après leur numéro atomique, les éléments trouvaient exactement leur place dans le tableau périodique, sans aucune exception. Mendeleïev avait jugé nécessaire de placer l’argon avant le potassium, bien que le poids atomique de l’argon fût 40 et celui du potassium seulement 39. Les autres changements qu’il avait effectués dans le tableau, parce qu’ils répondaient à une raison d’ordre, furent justifiés à chaque fois par l’ordre des numéros atomiques. Toute anomalie disparut. La disposition des numéros atomiques en ordre croissant permît d’énoncer avec certitude quels éléments manquaient encore et de s’assurer qu’il ne restait pas d’autre lacune à combler. Il n’est plus possible aujourd’hui d’introduire une autre famille dans le tableau comme on l’avait fait avec les gaz inertes.

Vers 1925, il fut établi avec certitude que tous les éléments connus, depuis l’hydrogène jusqu’à l’uranium, se répartissaient exactement dans 92 cases du tableau périodique. Il restait seulement quatre cases vides. En ce qui concerne deux d’entre elles, correspondant aux chiffres 85 et 87, on prévoyait que ces éléments seraient radioactifs, comme tous les autres éléments situés au-delà du bismuth. Quant aux deux autres, les cases 43 et 61, on les rechercha méticuleusement dans des minerais qui contenaient d’autres éléments rares, mais, malgré les affirmations de quelques chimistes, on ne put confirmer leur existence.

La répartition des électrons en couches

Bohr eut l’idée, reprise et approfondie ensuite par d’autres, que les orbites électroniques étaient disposées en couches et que chaque couche ne pouvait accueillir qu’un certain nombre d’électrons. La couche la plus proche du noyau, celle dont l’orbite est la plus petite, ne peut recevoir plus de deux électrons. La couche suivante, dont l’orbite est un peu plus grande, contient jusqu’à huit électrons. La troisième couche en contient jusqu’à 18, la quatrième 32. Tous ces chiffres furent établis d’après une étude des différentes formes d’orbites circulaires et elliptiques, d’après la théorie des “quanta”.

Dans un atome, c’est le nombre total des électrons, c’est-à-dire le numéro atomique, qui fixe le nombre d’électrons dans chaque couche. Ainsi, avec deux électrons, l’hélium n’a qu’une couche. Les éléments qui vont du lithium au néon, c’est-à-dire des cases 3 à 10, ont successivement de 1 à 8 électrons dans la seconde couche. Sur l’élément suivant, le sodium, la troisième couche est formée d’un seul électron, ce qui fait que l’atome est entouré de 11 électrons.

Ce sont les électrons de la couche la plus externe qui régissent les propriétés d’un atome sur les autres corps. Le nombre d’électrons qui forment la couche externe d’un élément permet donc de connaître ses propriétés chimiques. Nous comprenons à présent pourquoi le lithium et le sodium sont classés dans la même famille, puisqu’ils n’ont tous les deux qu’un seul électron sur leur couche externe. Ceci est également vrai des autres métaux alcalins, le potassium, le rubidium et le césium. Dans la famille des halogènes, le fluor, le chlore, le brome et l’iode ont tous 7 électrons sur leur couche externe.

Tous les gaz inertes, le néon, l’argon, le krypton et le xénon ont 8 électrons sur leur couche externe. Ce nombre d’électrons constitue une disposition très stable. C’est comme si l’atome était saturé et qu’il résistait à tous les autres atomes qui voudraient lui prendre ou lui donner des électrons. Dans le cas du sodium ou du potassium, qui ne possèdent qu’un électron sur leur couche externe, c’est l’inverse. Ces métaux réagissent facilement en présence de n’importe quelle substance, même l’air et l’eau. À l’autre extrémité de la période, le fluor ou le chlore, avec 7 électrons, vont essayer de prendre un électron supplémentaire à un autre élément pour obtenir le nombre stable de 8. Ces éléments-​là sont donc très actifs chimiquement, mais pour une raison complémentaire.

L’activité chimique du sodium le rend dangereux à manier. De même, le chlore est un gaz très toxique. Mais qu’un électron du sodium passe sur un atome de chlore, et quelle différence! L’atome de chlore est à présent en équilibre, sa couche externe, la troisième, comportant huit électrons, comme les gaz inertes tels que l’argon. Quant au sodium, sa couche externe, la seconde, comprend également huit électrons, comme le néon. Ainsi, dans le composé appelé, chlorure de sodium, les deux éléments sont devenus inoffensifs et l’on peut les consommer sous forme de sel de table.

Le neutron

Nous n’avons pas encore dévoilé toute la structure interne de l’atome. En regardant le tableau, le lecteur notera que tous les éléments, sauf l’hydrogène, ont un poids atomique qui est au moins le double du numéro atomique. Puisque le proton a un poids d’une unité seulement, pourquoi le carbone, par exemple, qui n’a que six protons, présente-​t-​il un poids atomique de 12? Ce mystère ne fut éclairci qu’en 1932 avec la découverte des neutrons, particules d’un poids équivalent à celui des protons, mais électriquement neutres. Donc, comme nous le comprenons aujourd’hui, le noyau du carbone comprend six protons plus six neutrons et, gravitant autour du noyau, six électrons qui équilibrent la charge des protons.

Beaucoup d’éléments comportent des isotopes, c’est-à-dire des éléments dont le noyau comporte un nombre différent de neutrons. Ainsi, dans un petit pourcentage d’atomes de carbone, il y a sept neutrons au lieu de six. Cela ne change rien quant à la charge ou à la disposition des électrons, mais le poids atomique est modifié. Si Mendeleïev trouva que, dans quelques cas, le poids atomique d’un élément n’était pas à sa place, c’est en partie à cause de cette variation du nombre des neutrons.

La majeure partie de l’espace occupé par un atome est constituée de vide. Mais la vitesse de gravitation des électrons ainsi que leur comportement donnent l’impression que la matière est solide ou liquide. Les protons, les neutrons et les électrons sont les mêmes dans tous les atomes, peu importe l’élément considéré. La matière est donc édifiée uniquement avec ces trois matériaux de base. En ce cas, qu’est-​ce qui fait qu’un corps diffère d’un autre? La différence provient essentiellement du nombre des protons du noyau ainsi que du nombre et de la disposition des électrons dans les couches qui entourent ce noyau. Pensez que les protons, les neutrons et les électrons sont infiniment petits, le diamètre d’un atome étant de l’ordre du cent millionième de cm.

La théorie atomique moderne justifie donc remarquablement la confiance qu’avait Mendeleïev dans l’ordre qui avait présidé à la création des éléments. La théorie explique pourquoi on peut classer à peu de chose près les éléments en familles, par leur poids atomique, et elle justifie les exceptions. Elle explique également les ressemblances des propriétés chimiques dans les familles d’éléments. De tout ce système il se dégage une impression d’harmonie grandiose. Tout le mérite en revient, non seulement à celui qui a permis de lever le voile sur ce mystère, mais surtout à Celui qui l’a conçu et qui a créé les éléments selon un plan aussi élaboré.

Le tableau se complète

Aujourd’hui, toutes les cases du tableau de Mendeleïev sont remplies. On a découvert les éléments 85 et 87, et, comme prévu, il s’agit d’éléments rares et transitoires qui font partie des produits de décomposition radioactifs de l’uranium. Les éléments 43 et 61 ont été synthétisés artificiellement par transmutation nucléaire dans un cyclotron ou un réacteur nucléaire. On a également créé plusieurs isotopes de ces éléments, mais il se trouve que tous sont radioactifs et qu’ils se dégradent en beaucoup moins de temps qu’il ne s’en est écoulé depuis la formation de la terre. C’est pourquoi on n’en trouve jamais à l’état “naturel”.

En outre, la classification périodique s’est étendue bien au-delà du nombre original de 92 éléments, avec l’apparition artificielle d’éléments “transuraniens” produits, eux aussi, en faisant appel au réacteur nucléaire et au cyclotron. Naturellement, tous ces éléments sont radioactifs; et plus ils sont lourds, plus ils sont instables. On a pu identifier des éléments jusqu’au numéro 103, mais leur vie ne dure que quelques minutes. Aussi, le caractère éphémère des plus lourds d’entre eux les rend de plus en plus difficiles à observer et à étudier.

Chaque élément ayant trouvé sa place, jusqu’au numéro 103, le tableau que Mendeleïev s’est efforcé d’établir, il y a un siècle, est à présent complet. Aucun nouvel élément ne pourrait se glisser entre ceux que l’on connaît aujourd’hui. Si l’on en découvre encore, ils se placeront à la suite des éléments déjà connus. Certains savants russes et américains prétendent avoir découvert les éléments 104 et 105, mais ces résultats n’ont pas encore été confirmés.

La création ou bien un hasard aveugle?

Nous sommes loin d’avoir épuisé tout ce qu’il y a à dire sur les atomes. En dépit du caractère succinct de cet exposé, ne montre-​t-​il pas à l’évidence que l’harmonie et l’ordre stupéfiants présents dans l’univers sont une preuve qu’il a été créé et qu’il existe un Maître Architecte pleinement conscient de ce qu’il fait? Rappelez-​vous que toute la matière complexe qui nous entoure est constituée de trois matériaux de construction élémentaires: des neutrons, des protons et des électrons. C’est de cela que nous sommes faits, nous aussi. Et pourtant, quelle variété incroyable, quelle beauté et quelle harmonie règnent dans l’univers!

Nul doute qu’il nous reste encore beaucoup à apprendre sur la matière et ses constituants chimiques et atomiques. Néanmoins, ce bref aperçu suffit à nous convaincre que l’univers qui nous entoure est l’œuvre d’un Architecte et Créateur intelligent (Héb. 3:4). Effectivement, il est absolument impossible que la matière soit venue à l’existence grâce à un hasard aveugle.

[Note]

[Tableau, page 19]

N^o Éléments 1^er 2^e 3^e 4^e 5^e 6^e

 1 Hydrogène 1

 2 Hélium 2

 3 Lithium 2 1

 4 Béryllium 2 2

 5 Bore 2 3

 6 Carbone 2 4

 7 Azote 2 5

 8 Oxygène 2 6

 9 Fluor 2 7

10 Néon 2 8

11 Sodium 2 8 1

12 Magnésium 2 8 2

13 Aluminium 2 8 3

14 Silicium 2 8 4

15 Phosphore 2 8 5

16 Soufre 2 8 6

17 Chlore 2 8 7

18 Argon 2 8 8

19 Potassium 2 8 8 1

20 Calcium 2 8 8 2

21 Scandium 2 8 9 2

* * *

26 Fer 2 8 14 2

* * *

30 Zinc 2 8 18 2

31 Gallium 2 8 18 3

32 Germanium 2 8 18 4

33 Arsenic 2 8 18 5

34 Sélénium 2 8 18 6

35 Brome 2 8 18 7

36 Krypton 2 8 18 8

37 Rubidium 2 8 18 8 1

38 Strontium 2 8 18 8 2

* * *

53 Iode 2 8 18 18 7

54 Xénon 2 8 18 18 8

55 Césium 2 8 18 18 8 1

56 Baryum 2 8 18 18 8 2

* * *

82 Plomb 2 8 18 32 18 4

* * *

[Tableau, page 21]

(Voir la publication)

CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS PAR MENDELEÏEV ET POIDS ATOMIQUES APPROXIMATIFS

2 10 18 36 54

Hélium Néon Argon Krypton Xénon

4 20.2 40 83.8 131.3

1 3 11 19 37 55

Hydrogène Lithium Sodium Potassium Rubidium Césium

1 7 23 39 85.5 133

4 12 20 38 56

Béryllium Magnésium Calcium Strontium Baryum

9 24.3 40 87.6 137.3

5 13 21 39 57-71b

Bore Aluminium Scandium Yttrium

10.8 27 45 89 139-175

22 40 72

Titane Zirconium Hafnium

48 91.2 178.5

23 41 73

Vanadium Niobium Tantale

51 93 181

24 42 74

Chrome Molybdène Tungstène

52 96 183.8

25 43 75

Manganèse Technétium Rhénium

55 99 186.2

26 44 76

Fer Ruthénium Osmium

55.8 101 190.2

27 45 77

Cobalt Rhodium Iridium

59 103 192.2

28 46 78

Nickel Palladium Platine

58.7 106.4 195

29 47 79

Cuivre Argent Or

63.5 107.9 197

30 48 80

Zinc Cadmium Mercure

65.4 112.4 200.6

31 49 81

Gallium Indium Thallium

69.7 114.8 204.4

6 14 32 50 82

Carbone Silicium Germanium Étain Plomb

12 28 72.6 118.7 207.2

7 15 33 51 83

Azote Phosphore Arsenic Antimoine Bismuth

14 31 75 121.8 209

8 16 34 52

Oxygène Soufre Sélénium Tellure c

16 32 79 127.6

9 17 35 53

Fluor Chlore Brome Iode

19 35.5 80 127

Ce tableau se présente sous la forme de l’original publié par Mendeleïev en 1869, mais il comprend les corrections qu’il a ajoutées en 1871. Dans les tableaux plus récents, les périodes sont généralement disposées horizontalement et les familles verticalement. Nombre de poids atomiques sont plus exacts que ceux que l’on connaissait alors. Les éléments découverts depuis 1871 sont inscrits en couleur, de même que les numéros atomiques attribués à partir de 1913.

[Notes du tableau]

[Illustration, page 16]

Dimitri Ivanovitch Mendeleïev