Qu'est-ce qu'une espèce chimique ?

Une espèce chimique est un ensemble d'entités identiques — molécules, atomes ou ions. L'eau pure est une espèce chimique ; le sel de cuisine en est une autre. Ce qui les distingue, ce sont leurs propriétés physiques : température de fusion, température d'ébullition, masse volumique, solubilité, indice de réfraction.

Ces propriétés sont des caractéristiques : elles ne dépendent ni de la quantité prélevée ni du récipient. Un litre d'eau pure et une goutte d'eau pure bouillent à la même température. C'est cette invariance qui permet d'identifier une espèce.

Corps pur et mélange

Un corps pur ne contient qu'une seule espèce chimique. Un mélange en contient plusieurs. On distingue les mélanges homogènes, où l'on ne discerne pas les constituants à l'œil nu — l'eau salée, l'air — et les mélanges hétérogènes, où on les distingue — l'eau et l'huile, le sable dans l'eau.

Presque tout ce qui nous entoure est un mélange. Un jus d'orange contient des centaines d'espèces ; le corps pur est l'exception, obtenue par un travail de séparation.

Naturelle ou synthétique : une question d'origine

Une espèce est dite naturelle si on la trouve dans la nature, et synthétique si l'être humain la fabrique. C'est une distinction d'origine, et rien d'autre.

Le point capital, et le plus contre-intuitif, est le suivant : une espèce synthétique identique à une espèce naturelle possède exactement les mêmes propriétés. Aucune analyse ne permet de dire d'où elle vient. La vanilline extraite d'une gousse de vanille et la vanilline synthétisée sont la même molécule : elles ont le même goût, la même température de fusion, le même comportement chimique.

Dire qu'un produit est « chimique » par opposition à « naturel » n'a donc aucun sens scientifique : tout est chimique, et une molécule ne porte pas la trace de son histoire. Ce qui peut différer, en revanche, c'est la pureté : un extrait naturel contient d'autres espèces qui accompagnent la principale, et ce sont parfois elles qui font la différence de goût ou d'odeur.

Reconnaître une espèce

Pour identifier une espèce inconnue, on mesure ses grandeurs caractéristiques et on les compare aux valeurs tabulées. Une seule mesure ne suffit généralement pas : plusieurs espèces peuvent partager une même température de fusion. Il faut donc croiser plusieurs critères — c'est le principe de toute identification en chimie.