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Sans proposer une simple histoire de la chimie, Bachelard se propose, dans cet ouvrage, de développer, à l'occasion des progrès de la chimie moderne, une lecture philosophique de cette évolution, autour d'une idée articulant dialectiquement deux directions distinctes : "la pensée du chimiste semble osciller entre le pluralisme d'une part et la réduction de la pluralité d'autre part". C'est dire que Bachelard se propose ici de caractériser le soubassement philosophique de la pensée épistémologique promue par la récente évolution de la chimie moderne.
Si la découverte scientifique est liée, dans le cas de la chimie, à la mise au jour de nouvelles substances, et ainsi au développement d'un pluralisme des substances, la tâche du philosophe consiste dès lors à montrer que "derrière tout pluralisme on peut reconnaître un système de cohérence". C'est cette thèse majeure que déploie cet ouvrage dans une progression qui, du problème philosophique du divers, mène, en passant par une analyse détaillée de l'apport considérable de Mendéléiev à la chimie moderne, à l'idée philosophique d'une harmonie substantielle.
C'est en effet dans cette idée que Bachelard articule finalement les deux tendances fondamentales de la pensée chimique (pluralisme substantialiste et réductionnisme), conformément au projet d'une épistémologie philosophique, qui caractérise l'un des principaux aspects de sa pensée foisonnante.
