Attaque aux carbonates alcalins. — Les

silicates naturels, qui constituent les sables, les argiles, les pouzzolanes et les roches primitives, ainsi que les produits artificiels, tels que les briques, qui ont la même origine, ne sont pas ou ne sont que partiellement dissous par l'acide chlorhydrique, même si on évapore à sec. Pour les rendre attaquables, il faut les fondre avec une base puissante, formant avec la silice une combinaison facile à décomposer ensuite par les acides.

On pèse un poids donné, 1 gramme par exemple, de l'échantillon réduit en poudre fine, et on le place dans un creuset de platine avec cinq fois environ son poids de carbonate de potasse ou de soude ou, mieux encore, d'un mélange de ces deux sels dans la proportion de leurs équivalents, soit 5 parties de carbonate de potasse pour 4 parties de carbonate de soude : il a été constaté que ce mélange est plus fusible que chacun des deux carbonates pris isolément. On mêle intimement les matières; puis, on porte le creuset au rouge pendant cinq à dix minutes.

Cette attaque demande quelques précautions. La silice déplace de l'acide carbonique, qui s'échappe avec effervescence à travers une matière pâteuse et produit des projections. Il faut donc avoir soin de tenir le creuset bien couvert, mais de façon à pouvoir le soulever de temps en temps pour examiner ce qui se passe. A l'origine, le feu doit être ménagé ; sans cela, l'effervescence produirait une mousse abondante qui soulèverait le couvercle et

passerait par-dessus bords, et Texpérience serait perdue. Vers la fin, lorsque reffervescence a cessé, on donne un violent coup de feu pendant deux ou trois minutes.

On saisit avec une pince le creuset encore rouge, et on plonge sa partie inférieure à plusieurs reprises dans Teau froide. Le refroidissement brusque ainsi produit suffît, en général, pour détacher nettement des parois du creuset le culot vitrifié. On le jette dans une capsule de porcelaine. Si on n'a pas réussi à séparer le culot, on met le creuset lui-môme dans la capsule avec la matière qu'il contient. On noie la matière dans l'eau, et on la laisse digérer ainsi, jusqu'à ce qu'elle soit tombée en bouillie.

On ajoute alors avec précaution de l'acide chlorhydrique qui dissout toute la masse. Il se produit d'abord une vive effervescence provenant du carbonate resté en excès. Vers la fin, on lave à l'acide le creuset et son couvercle, et on jette les eaux de lavage dans la capsule.

La capsule est portée au bain de sable et évaporée à sec. Le résidu est de la silice que l'on sépare comme dans les chaux (n^* 86). L'analyse se continue comme dans les cas précédents.

La matière se trouvant, par suite du mode d'attaque, mélangée avec une grande quantité de chlorures alcalins, les lavages des précipités demandent à être faits avec beaucoup de soin.

90. Dosage des alcalis. — Lorsqu'on veut doser les alcalis contenus dans l'échantillon, ce mode d'attaque ne peut plus être appliqué. Il faut fondre les silicates avec une base qui ne soit pas elle-même un alcali, la chaux par exemple, ou bien les décomposer par le fluor, comme il sera expliqué au numéro suivant.

Pour appliquer la première méthode, on prend de 2 à

4 grammes de réchantillon broyé aussi fin que possible, on les évapore à sec avec de Tacide chlorhydrique, on reprend par Teau acidulée et on filtre. On recueille ainsi une première liqueur qui renferme les alcalis solubles dans les acides. Cette liqueur est traitée exactement comme il a été expliqué au n° 88.

Le résidu insoluble est calciné avec son filtre et pesé grossièrement. On le met dans un creuset et on le mélange intimement avec 1/4 de son poids d'alumine pure, et 5/4 de carbonate de chaux pur ou de marbre blanc. Le mélange est porté au chalumeau de Schlœsing et maintenu au blanc pendant dix minutes. Il se forme un verre parfaitement homogène et transparent, que Ton détache en refroidissant brusquement dans Teau le fond du creuset encore rouge.

Ce verre est porphyrîsé au moyen du mortier d'Abich et du mortier d'agate, puis placé dans une capsule de porcelaine avec de l'acide chlorhydrique, qui l'attaque et le dissout. Cette liqueur est évaporée à sec et traitée comme la précédente, avec laquelle on la mélange d'ailleurs si l'on ne tient pas à distinguer les alcalis solubles de ceux qui ne le sont pas.

Si l'on avait intérêt à séparer les deux alcalis, on le ferait comme il sera indiqué au chapitre v (n"" 148).

Il reste presque toujours un peu de matière adhérente aux parois du creuset. Pour ne pas la perdre, on met le creuset et son couvercle dans la capsule de porcelaine avec l'acide chlorhydrique, qui.finitpar tout dissoudre.

On peut aussi, ayant fait à l'avance la tare t du creuset, en prendre le poids P après fusion au chalumeau, et le poids p après que l'on a enlevé tout ce qu'on a pu de la matière vitrifiée. Tous les résultats de l'analyse doivent être alors augmentés dans le rapport deP — t kP — p.

Dans ce cas, la seconde liqueur ne peut-être mélangée à la première, car on ne saurait plus calculer la correction. Cette attaque ne pouvant guère servir que pour doser les alcalis, il faut toujours l'accompagner d'une attaque distincte aux carbonates alcalins pour avoir les autres éléments.

91. Attaque par le fluor. — Un second procédé est fondé sur l'action de l'acide flùorhydrique ou du fluorhydrate d'ammoniaque, qui donnent, le premier à froid, le second à une température peu élevée, du fluorure de silicium volatil, et laissent les bases à l'état de fluorures.

Le fluorhydrate d'ammoniaque, qui est d'un maniement plus facile, doit être préféré.

La matière, finement pulvérisée, est mélangée dans un creuset de platine avec six à sept fois son poids de fluorhydrate. Pour rendre plus intime ce mélange, on en forme une pâle avec un peu d'eau, et l'on malaxe avec une petite spatule de platine, puis l'on dessèche lentement.

Lorsque la pâte est complètement sèche, on chauffe, et la silice se volatilise sous forme de fluorure de silicium en vapeurs blanches. Il faut avoir soin de ne pas élever la température jusqu'au rouge, afin d'éviter la fusion des fluorures fixes qui se forment; dans ces conditions, on obtient ces composés sous forme de poudre fine, que l'on traite par l'acide sulfurique, et qui, dans cet état, sont facilement et entièrement transformés en sulfates, ce qui aurait été très difficilement obtenu si les fluorures avaient été fondus.

On chauffe légèrement, puis on étend d'eau, et l'on jette dans une fiole le produit de l'attaque en ajoutant quelque peu d'acide chlorhydrique pour en faciliter la

dissolution, et Ton termine ensuite suivant la marche ordinaire. La silice est seulement calculée par différence.

Ce mode d'attaque est surtout employé pour doser les alcalis. Dans ce cas, après l'addition d'acide sulfurique, on chauffe lentement pour volatiliser l'excès d'acide et Ton porte au rouge ; les sulfates d'alumine et de fer sont décomposés. On traite par l'eau et, dans la liqueur filtrée, on a les sulfates alcalins avec du sulfate de chaux et de magnésie. On ajoute de l'eau de baryte qui précipite l'acide sulfurique et la magnésie ; après filtration, on transforme, par un courant de gaz carbonique, les bases en carbonates, on évapore à sec pour éviter la formation des bicarbonates de chaux et de baryte, et, en reprenant par l'eau, on a en dissolution les carbonates alcalins ; les carbonates de chaux et de baryte insolubles sont éliminés par filtration.

Ces carbonates alcalins, traités par un peu d'acide sulfurique, sont transformés en sulfates; on évapore à sec dans une capsule de platine, on calcine et on pèse. L'augmentation de poids de la capsule donne le poids des sulfates.

Redissolvant ces corps dans l'eau, on détermine, par précipitation de l'acide sulfurique à l'état de sulfate de baryte, la quantité d'acide sulfurique et, par différence avec les sulfates, on a la quantité d'alcali.

92. Analyi[$e élémentaire des argiles. — Ainsi qu'on l'a vu plus haut (n" 72), il ne s'agit pas tant, dans l'iHude des argiles, de déterminer la nature et la proportion des principes qui s'y rencontrent que de reconnaître les éléments dans lesquels ces principes sont combinés. 11 ne suffit pas de savoir si l'argile contient de la silice et du fer ; il faut s'assurer s'il y a du sable et des pyrites.

Il est donc essentiel de recourir à une analyse en quelque sorte élémentaire.

A cet effet, on traite la matière par de Tacide chlorhydrique étendu, qui est sans action sensible sur Targile. On dissout ainsi les carbonates terreux, les oxydes de fer et d'alumine. Ces corps sont ensuite séparés suivant les méthodes ordinaires.

Le résidu insoluble, s'il renferme des pyrites, ce qui «st facile à constater par un examen à la loupe, est traité par l'acide hypochloreux suivant la marche indiquée au n"" 81. La pyrite passe à l'état de sulfate ferrique soluble, dont on détermine les éléments, oxyde de fer et acide sulfurique, en précipitant l'oxyde de fer par l'ammoniaque, et l'acide sulfurique à l'état de sulfate de baryte par un sel de baryum.

Après la séparation de la pyrite, il reste un mélange d'argile, de quartz et quelquefois de sable feldspathique.

Ce mélange est traité dans une capsule de platine par sept à huit fois son poids d'acide sulfurique.

On élève la température pendant quelques heures, de façon à n'évaporer qu'une petite quantité d'acide, et, lorsque l'opération est terminée, on fait tomber le tout dans un ballon où, par l'addition de quelques centimètres cubes d'acide chlorhydrique, l'on achève la dissolution du sulfate anhydre d'alumine qui s'était formé pendant l'attaque. On jette sur un filtre; la liqueur filtrée renferme l'alumine et quelquefois un peu d'oxyde de fer, de chaux et de magnésie. On sépare ces corps comme il a été indiqué.

Sur le filtre reste la silice provenant de la décomposition de l'argile, du quartz et peut-être des détritus feldspathiques ; en lavant avec une solution bouillante de carbonate de soude, aiguisée d'un peu de soude caustique,

mAlTériaux de maçonnerie 109

on dissout la silice. Cette solution, traitée par un acide et évaporée à sec, donne la silice combinée à Talumine.

On a alors comme résidu le sable siliceux, que l'on pèse.

Au sable siliceux peuvent se trouver mélangés des grains de feldspath. Si l'on veut en connaître la proportion, on peut recourir à un procédé fort simple, qui ne donne qu'un résultat assez grossièrement approximatif, mais suffisant en pratique dans la plupart des cas. On attaque le résidu aux carbonates alcalins, comme il est indiqué au n"" 89, et on détermine la dose d'alumine et de peroxyde de fer qui s'y trouve. Le poids du feldspath est environ égal à trois fois cette dose.

Il reste à déterminer l'eau de combinaison, qui entre toujours dans la composition des argiles ; on y arrive facilement par une détermination de la perte au feu, qui doit être accompagnée du dosage de l'acide carbonique, si une effervescence dans l'attaque a démontré la présence de carbonates ; en défalquant du poids de la perte au teu celui de l'acide carbonique, on a l'eau de combinaison.

§ 6. — Analyses des mortiers et des plâtres

93. Mortiers. — Les mortiers sont des mélanges de chaux ou de ciments avec des sables ou des pouzzolanes. Leur analyse se fait comme celle des chaux.

Le plus souvent, une semblable analyse ne fournit pas tous les renseignements que Ton cherche. Ce qu'on a intérêt à savoir, c'est surtout dans quelle proportion le sable a été mélangé avec la chaux du commerce ou le ciment employés.

Il est nécessaire pour cela de se procurer des échantillons de ces matières. On en fait l'analyse et on la compare à celle du mortier.

Mais cette comparaison ne peut se faire directement sur l'analyse brute; la perte au feu des mortiers comprend, outre les éléments volatils de la chaux et du sable, de l'eau introduite dans la fabrication. Il faut donc d'abord faire abstraction de la perte au feu, et comparer entre eux les produits calcinés. On calcule leur composition à cet état, eu divisant les doses des divers éléments par 1 — p^ p étant la dose de la perte au feu.

Soient a, a' et A les doses de chaux chimique pure, existant respectivement dans le poids 1,00 de chaux marchande calcinée, de sable calciné et de mortier calciné. Soit, d'ailleurs, x la proportion de chaux marchande calcinée existant dans le poids 1,00 de mortier calciné. On a la relation :

ax'-\- a' (1 — a?) =: A,

d'où l'on déduit la valeur de x.

La proportion de sable calciné, existant dans le poids 1,00 de mortier calciné, est 1 — x.

Le rapport du poids de chaux marchande calcinée au

poids de sable calciné est

Pour avoir la proportion dans laquelle les deux éléments marchands ont été mélangés, il faut les supposer ramenés à leur état primitif, en divisant chacun des poids X ei i — x par les valeurs respectives de I — p.

Ce procédé ne réussit toutefois que si la dose de la chaux chimique diffère notablement dans le sable et dans la chaux marchande.

MATÉRIAUX DE MAÇONNERIE iil

Il se simplifie quand le sable est absolument dépourvu

de parties calcaires, car alors a = o elx = —

Quand la chaux est hydraulique, ou qu'il s'agit de ciment, on peut recourir au procédé suivant, qui fournît généralement un résultat assez approché. Il consiste à chercher le poids de silice combinée qui se trouve dans le mortier, et à le comparer au poids de silice combinée existant dans la chaux ou le ciment. A cet effet, on attaque des poids déterminés des deux échantillons par l'acide chlor hydrique, qui dégage la silice combinée à l'état gélatineux et la tient en dissolution. On décante les liqueurs, en ayant soin de bien laver les résidus h l'eau acidulée, puis on les évapore à sec. On reprend par Peau acidulée, et on jette sur des filtres ; la poudre blanche recueillie sur les filtres est la silice cherchée.

Ces deux procédés peuvent se contrôler et permettent de reconnaître jusqu'à un certain point si l'échantillon envoyé au laboratoire est bien celui de la chaux ou du ciment qui a été employé.

94. Plâtre. — L'analyse des plâtres se fait de la même façon, qu'il s'agisse de pierre à plâtre, de plâtre cuit ou de plâtre déjà employé. On opère sur un échantillon réduit en poudre fine, s'il n'est pas pulvérulent par lui-même.

Par une calcination au rouge dans un creuset de platine, on détermine la perte au feu ; elle comprend l'eau et l'acide carbonique, ainsi que le charbon provenant du combustible employé à la cuisson, qui se rencontre quelquefois en assez grande abondance dans les produits livrés par l'industrie.

L'acide carbonique peut se doser directement par la méthode qui a été exposée au n*" 83.

On peut aussi trouver la quantité d'eau de l'échantillon par une dessiccation à Tétuve. Mais il faut avoir soin de pousser la chaleur jusqu'à une température de plus de 140'', à laquelle seulement le plâtre abandonne son eau de combinaison.

La différence entre la perte au feu et le poids de l'acide carbonique et de l'eau donnerait alors le poids du charbon.

L'analyse des matières tixes se fait de la manière suivante :

On met 1 ou 2 grammes de l'échantillon dans une fiole renfermant une dissolution de carbonate d'ammoniaque, et on laisse digérer à froid pendant vingt-quatre heures, en agitant fréquemment. Le sulfate de chaux est décomposé ; il se transforme en sulfate d'ammoniaque soluble et en carbonate de chaux insoluble. On filtre, on lave avec soin la fiole et le filtre, et on dose Tacide sulfurique comme il a été expliqué au n"" 87.

Le résidu resté sur le filtre se compose du carbonate de chaux formé aux dépens du plâtre, de celui qui préexistait dans l'échantillon, du résidu insoluble dans les acides, du peroxyde de fer et de l'alumine. On place le filtre sur une fiole et on y verse de l'acide chlorhydrique ; le résidu insoluble est lavé avec soin et pesé après calcination.

La liqueur est traitée comme dans l'analyse courante d'un calcaire.

Avant d'y doser la magnésie, il faut y réunir la magnésie qui a pu passer dans la liqueur où l'on a précipité l'acide sulfurique par la baryte. A cet effet, on sature dans cette liqueur la baryte restée en excès par de l'acide sulfurique, et on la filtre au-dessus de la fiole de l'analyse courante où doit être dosée la magnésie.

Les ingénieurs ont souvent à mettre en œuvre les métaux usuels, leurs alliages ou leurs composés. Sans parler du fer dont les applications, sous des formes multiples, sont si importantes, le plomb, le cuivre et le zinc sont utilisés dans maintes circonstances, soit à Tétat de métal simple, soit alliés entre eux ou avec Tétain, soit sous forme d'oxydes ou de sels, comme dans les peintures. Le degré de pureté des matières, ou les proportions dans lesquelles les divers métaux entrent dans les alliages, ont une grande influence sur la qualité des produits et, par suite, sur la durée des constructions.

L'analyse des métaux usuels présente donc un intérêt considérable. Sans entrer dans des détails que ne comporte pas le cadre de cet ouvrage, on va faire connaître les analyses courantes auxquelles il est d'usage de soumettre les métaux.

§ !•'. — Composition chimique des métaux employés dans les constructions

93. Fer. — Le fer que produit l'industrie n'est jamais pur, et les différents corps que l'on y rencontre en

CHIMIE APPLIQUÉB. 8

modifient les propriétés d'une façon si profonde, même pour de petites variations dans de faibles teneurs, que la production d'un fer d'une composition déterminée constitue une des opérations les plus délicates de la métallurgie.

Les corps que l'on y rencontre presque toujours sont : le carbone, le silicium, le phosphore, le soufre et le manganèse; ils proviennent du minerai ou du combustible employés à la fabrication. Souvent aussi, quelques corps y sont introduits à dessein, soit pour faciliter l'affinage, soit pour obtenir un produit d'une composition désirée. Le manganèse, par exemple, est fréquemment employé dans ce double but. D'autres métaux, comme le tungstène, le chrome, le nickel, etc., sont aussi quelquefois incorporés au fer dans certains produits spéciaux qui, jusqu'ici, ne sont pas utilisés dans les constructions.

Parmi les corps que l'on rencontre dans le fer, le carbone est celui qui lui donne les propriétés les plus remarquables : suivant la proportion dans laquelle il est combiné avec le fer, il peut abaisser son point de fusion de manière à permettre d'utiliser par le moulage le métal fondu, de le durcir plus ou moins fortement par la trempe, de lui faire acquérir une grande élasticité et une grande résistance à la traction.

On distingue le fer doux, à peu près complètement dépourvu de carbone ; l'acier, caractérisé surtout par sa dureté et son élasticité; et la fonte, qui est le métal fusible.

Il ne peut entrer dans le cadre de cet ouvrage d'indiquer les innombrables produits que l'industrie produit et classe dans l'une ou l'autre de ces catégories, en les caractérisant le plus souvent par une épithète destinée à renseigner sur leurs qualités physiques. Il suffit de rappeler sommairement l'influence que la dose de carbone

peut avoir sur ces qualités, sans aborder des définitions sur lesquelles les métallurgistes eux-mêmes ne sont pas toujours d'accord.

Les aciers renferment moins de carbone que les fontes. La dose en varie de 0,2 à 1,5 environ pour 100. Les aciers sont, en général, d'autant plus doux qu'ils ont moins de carbone. A la dose de 0,2, .on obtient des produits extra-doux, qui ne prennent pas la trempe par les procédés ordinaires et ressemblent presque absolument au fer pur, sauf qu'ils ont une plus grande résistance. A la dose de 1,5, on a des aciers qui, par la trempe, prennent une extrême dureté. On les emploie surtout à la fabrication des outils; pour certaines applications, on est obligé de les adoucir par le recuit.

Dans la fonte, la dose du carbone atteint au moins 2 pour 100, et s'élève parfois jusqu'à 5 pour 100. C'est à la forte proportion de carbone que le fer doit la propriété de devenir fusible à une température élevée, ce qui permet de confectionner, par moulage, une foule d'objets métalliques, de formes même très compliquées.

Les fontes sont obtenues directement par le traitement du minerai de fer, dans des conditions telles qu'elles renferment, outre le carbone, de fortes proportions de phosphore, de soufre, de silicium, etc. Le total de ces matières étrangères s'élève souvent à 8 pour 100.

L'affinage de lafonte, qui a pour résultat d'enlever plus ou moins complètement le carbone et les corps étrangers, est le moyen le plus généralement employé pour obtenir le métal des fers et des aciers de diverses qualités.

Le silicium^ quoiqu'à un moindre degré que le carbone, accroît la résistance à la traction des fers de toute espèce, mais en augmente considérablement la fragilité; même pour une faible teneur, le métal devient incapable

de résister au choc; il perd sa malléabilité et sa ductilité, tant à chaud qu'à froid; de plus, en présence du carbone, il tend à déplacer ce métalloïde et diminue, par conséquent, l'aptitude à prendre la trempe des aciers qui le contiennent.

On le rencontre en grande quantité dans certaines fontes, surtout quand elles ont été produites à une température élevée, et c'est à sa présence qu'on a attribué la mise en liberté du carbone qui occasionne la teinte grise de ces produits.

La présence du soufre altère beaucoup la qualité du fer. 11 suffit d'une dose très faible de ce métalloïde, par exemple quelques millièmes pour 100, pour rendre le fer cassant à chaud. Ce défaut, déjà fort sensible à la température de 360^, augmente encore au rouge et rend impossible le travail à la forge ainsi que le laminage. De plus, le soufre diminue la faculté qu'a le fer de se souder à lui-même.

Le phosphore augmente la résistance statique du fer et semble reculer la limite d'élasticité de ce métal, sans nuire au travail à chaud ; mais il le rend très cassant à la température ordinaire, et cette fragilité augmente rapidement avec l'abaissement de la température. Il doit donc être soigneusement enlevé par l'affinage ; malheureusement, c'est Tun des éléments qui, dans l'état actuel de la métallurgie, se laisse le plus difficilement éliminer. On le rencontre presque toujours à une dose ne s'abaissant guère au-dessous de 0,10 pour 100 dans les aciers ordinaires, employés à la fabrication des pièces de grandes dimensions, spécialement utilisées dans les constructions, ou encore dans les aciers pour rails.

Le manganèse^ tout en étant un élément de durcissement et facilitant la combinaison du carbone, s'oppose à

la fragilité produite par la présence du phosphore. Aussi, est-il largement introduit dans les aciers phosphoreux, dont Toxydabilité est malheureusement accrue par la présence de ces deux corps.

96. Plomb. — Le plomb est un métal très mou, très malléable et le moins tenace des métaux usuels.

11 est employé dans la construction sous forme de feuilles, pour la couverture des édifices et surtout des terrasses, pour l'installation des chéneaux ou bien encore comme revêtement intérieur des réservoirs. Il sert aussi à former des joints et à sceller les fers dans la pierre. On en recouvre certains objets tels que la tôle plombée, destinée à faire des couvertures plus légères que celles en plomb et plus durables que celles en zinc. Les tuyaux de plomb servent pour les petites conduites d'eau et de gaz. Enfin, ce métal entre dans la confection d'un grand nombre ^d'alliages.

Il est généralement pur et ne renferme que quelques cent millièmes de cuivre, d'argent et quelquefois des traces plus faibles encore de fer, d'arsenic et d'antimoine. Le plomb résiste bien à l'air; il y perd sa belle couleur métallique pour se recouvrir d'une légère couche de sous-oxyde de plomb (Pb^O) qui lui donne un aspect particulier bien connu, et le met à l'abri d'altérations plus profondes ; mais lorsque l'air est saturés de vapeur d'eau et que la température s'élève, il est rapidement attaqué par l'acide carbonique; ainsi les couvertures en plomb, dont les faces extérieures semblent résister presque indéfiniment, sont souvent détériorées sur leurs faces intérieures, dans les parties qui recouvrent un espace clos, lorsqu'elles sont susceptibles de recevoir l'eau condensée de l'atmosphère ; ces parties sont rapi-

dément détruites par la formation d'un hydrocarbonate de plomb.

Le plomb employé sous Teau résiste assez bien, principalement lorsque Teau renferme des bicarbonates terreux ; il se recouvre alors d'une couche protectrice. Dans les eaux très pures, comme les eaux pluviales, sa résistance est moindre, et l'acide carbonique l'y attaque légèrement.

Les composés du plomb généralement employés sont: l'hydrocarbonate de. plomb, ou céruse, base de la couleur blanche et du mastic, et le minium, ou oxyde salin, de couleur rouge orangé, qui est employé aux mêmesusages.

97. Cuivre. — Le cuivre est un métal d'une belle couleur rouge, bon conducteur de l'électricité et de la chaleur. Le cuivre très pur est assez malléable ; par le martelage, il s'écrouit et devient dur et élastique. Sa résistance aux agents atmosphériques est très considérable, ce qui le fait employer quelquefois à l'établissement de couvertures et de chéneaux dont la durée est, pour ainsi dire, illimitée. Malheureusement, son prix trop élevé en restreint l'emploi à quelques constructions très soignées ou d'une valeur artistique considérable.

Le cuivre du commerce n'est jamais pur, il renferme toujours quelques millièmes de corps étrangers; ainsi, on y rencontre constamment de l'oxygène, probablement à l'état d'oxydute. Lorsque la quantité de ce métalloïde s'élève à 0,9 pour 100, le martelage du métal devient presque impossible. On le débarrasse de l'oxygène en ajoutant, au moment de la fusion, un peu de phosphore.

Il contient aussi fort souvent de l'arsenic, qui aug-

mente sa ténacité, mais le rend impropre à la fabrication du laiton.

On y rencontre encore des traces d'antimoine, d'argent, de fer et de soufre, mais en quantités assez faibles pour ne pas influer d'une façon sensible sur ses propriétés.

Le cuivre entre dans divers alliages; les principaux sont le bronze et le laiton. Le bronze ordinaire est formé d'environ 90 parties de cuivre pour 10 d'étain. L'addition de 2 à 3 millièmes de phosphore communique au bronze une dureté et une résistance considérables (bronze phosphoreux). L'étain est remplacé par l'aluminium dans le bronze d'aluminium.

Le laiton, formé de 70 parties de cuivre pour 30 de zinc, est d'un moulage facile, et convient à la confection d'un grand nombre de menus objets. Le métal de Muntz, qui renferme 34 de zinc pour 66 de cuivre, convient particulièrement, par sa résistance à l'eau de mer, au doublage des navires.

Le cuivre entre encore dans la composition d'autres alliages, par exemple le nouvel alliage très dur appelé Delta, qui a pour composition : cuivre 60, zinc 38,2, fer 1,8.

98. Zinc. — Le zinc possède une couleur blanc bleuâtre toute particulière.

Quand il est pur, il est assez malléable à la température ordinaire; mais le zinc du commerce renferme toujours du plomb, qui lui fait perdre celte propriété. 11 la reprend de 120'' à ISO'', et, à ces températures, le plomb semble, au contraire, favoriser le laminage ; aussi lui en ajoute-t-on quelquefois. Enfin, à une température plus élevée, il redevient cassant, et vers 200'' il peut ôlre pulvérisé facilement.

Comme le plomb, le zinc résiste assez bien aux agents atmosphériques ; il se recouvre d'une légère couche d'oxyde de zinc en partie carbonate, qui préserve Tintérieur du métal. Cette propriété est utilisée, pour empêcher la rouille de se produire, dans le fer galvanisé, qui est du fer recouvert d'une couche de zinc.

Le zinc est très employé dans les constructions ; son prix peu élevé et la facilité avec laquelle il peut être travaillé en ont généralisé l'emploi. 11 sert à faire des couvertures légères, des gouttières, des tuyaux de descente, des encadrements et des ornements pour les toitures, etc. On l'applique sur les pierres, sur les bois, sur les surfaces en plâtre, pour les préserver des agents extérieurs.

Toutefois, il résiste mal à l'action de l'acide carbonique en dissolution dans l'eau, surtout quand elle est pure, et les eaux pluviales qui ont circulé sur le zinc en renferment presque toujours un peu.

Au contact prolongé de l'eau, le zinc se pique et se détruit peu à peu, sous l'influence de l'acide carbonique dissous, et sans doute aussi des chlorures et nitrates que contient l'eau. Aussi renonce-t-on à l'employer pour les réservoirs.

La dose de plomb que l'on trouve dans le zinc s'élève souvent jusqu'à 2 pour 100. On y trouve, en outre, un peu de fer, de cadmium et parfois de faibles traces d'argent.

Le zinc entre dans la composition du laiton et de divers alliages.

Il est la base de la peinture au blanc de zinc, qui présente sur celle à la céruse l'avantage de ne pas noircir par les émanations sulfureuses, mais qui couvre moins bien et fait des enduits moins résistants aux intempéries.

On a essayé aussi une peinture à roxychlorure de zinc, qui est obtenu en délayant de l'oxyde de zinc dans une solution de chlorure de zinc. Cette peinture couvre et résiste bien ; mais elle a moins de brillant et se salit plus facilement que les peintures ordinaires.

On utilise encore Toxychlorure de zinc sous forme d'un ciment métallique, destiné à réparer les épaufrures des pierres de taille, en préparant une pâte avec de l'oxyde de zinc et une solution concentrée de chlorure.

99. Étain. — L'étain est un métal blanc, d'un éclat analogue à celui de l'argent, mou et cristallin. Il est très malléable et peu tenace.

Il est employé dans l'industrie à l'étamage du fer (fer blanc) et du cuivre, mais il n'est pas utilisé isolément dans les constructions ; il entre seulement dans la constitution de divers alliages, notamment du bronze.

§ 2. — Analyse des fers, fontes et aciers

Les différents corps qui sont alliés au fer, dans les fers, fontes et aciers, sont généralement en très petite quantité ; cependant la plupart en modifient les propriétés d'une façon si profonde, même pour de faibles variations dans leur proportion, que les méthodes d'analyse à employer doivent présenter un grand degré d'exactitude. D'autre part, il n'est pas toujours possible d'avoir recours à des manipulations délicates et demandant un temps considérable; l'industriel ou l'ingénieur, pressés par les besoins de la fabrication ou de la réception des

marchandises, n'ont pas toujours» les loisirs nécessaires.

On s'est proposé, dans le présent chapitre, d'exposer les procédc'^s qui joignent, à une assez grande rapidité d'exécution, l'avantage de fournir des résultats suffisamment précis, en se limitant au dosage des éléments que l'on rencontre d'une manière à peu près constante, tels que le carbone, le phosphore, le silicium, le soufre et le manganèse. On a laissé de côté ceux qui, comme le chrome, le nickel, le tungstène, l'aluminium, etc., ne s'y trouvent qu'exceptionnellement et dans certains aciers spéciaux.

On rappellera que la prise d'échantillon doit être faite avec le plus grand soin ; elle doit être prélevée, partie à l'extérieur, partie au centre de la pièce, particulièrement quand celle-ci a été obtenue par fusion, car pendant la solidification il se produit une liquation, qui forme des zones de composition souvent très différente.

lOO. Dosage du carbone. — Le procédé qui se présente tout d'abord à Tesprit est de soumettre le métal à l'action de l'oxygène à une température suffisamment élevée, et d'amener, par une oxydation complète de tous les éléments, le dégagement du carbone à l'état d'acide carbonique facile à recueillir.

Ce procédé, qui peut donner de très bons résultats^ est long et d'une exécution difficile, malgré son apparente simplicité, car sa réussite exige que le métal soit en poudre extrêmement fine ; au commencement de la combustion, l'oxyde de fer formé fond en encroûtant les particules métalliques, ce qui entrave l'action de l'oxygène.

Première méthode. — On peut recourir à d'autres procédés moins longs et plus sûrs.

Il est préférable de soumettre tout d'abord le métal à Tactioa de chlorures qui le dissolvent et respectent le carbone ainsi que quelques autres corps. On brûle ensuite facilement ce résidu dans un courant d'oxygène et, du poids de Tacide carbonique formé, on déduit le carbone.

Parmi les chlorures, un de ceux qui donnent les meilleurs résultats est le chlorure double de cuivre et de potassium. On traite l'échantillon, réduit en limaille ou en petits copeaux, par douze fois son poids de ce chlorure dissous dans 50 parties d'eau acidifiée par quelques centimètres cubes d'acide chlorhydrique. Le poids prélevé sur l'échantillon, pour cette analyse, doit varier de 3 à 5 grammes, suivant la teneur prévue en carbone. On agite fréquemment, et, au bout d'une demiheure ou de trois quarts d'heure, l'opération est généralement terminée. On étend d'eau et Ton recueille le résidu renfermant tout le carbone sur un tampon d'amiante placé dans un petit entonnoir. On lave à l'eau chaude en commençant avec de l'eau acidulée à l'acide chlorhydrique, pour terminer avec de l'eau pure. Lorsque le lavage est complet, on porte à l'étuve.

Après dessiccation, on introduit le tout dans un tube (fig. 21)^ garni extérieurement de clinquant, et on place le tube sur une grille à combustion.

On chauffe le tube, et on y fait circuler un courant lent d'oxygène pur.

Ce gaz sort d'un gazomètre pour passer dans une éprouvelte à ponce sulfurique, où il se dessèche complètement ; il se rend alors dans le tube où il brûle le résidu.

Les produits de la combustion et l'excès d'oxygène circulent tout d'abord dans un tube garni de sulfate de

cuivre anhydre, destiné à absorber les traces d'acide chlorhydrique et d'eau restées dans le résidu, et à retenir par condensation le peu d'acide sulfurique formé par le soufre. Ils se rendent ensuite dans des boules Liebig, ou tout autre appareil taré renfermant une solution de potasse qui absorbe l'acide carbonique, pour

Fio. 21.

s'échapper par un tube en U garni de ponce sulfurique chargée de retenir la vapeur d'eau qui pourrait être enlevée aux boules Liebig.

Le poids de l'acide carbonique est donné par Taugmentation trouvée dans la seconde pesée des boules de Liebig et du tube à ponce sulfurique.

lOl. Deuxième méthode. — Au lieu d'opérer la combustion par voie sèche, on peut employer une solution d'acide chromique. Pour cela, immédiatement après avoir lavé le résidu, on le fait tomber dans un ballon A [fig 22).

Ce ballon, d'une capacité de 300 centimètres cubes environ, renferme une quantité suffisante d'un mélange formé d'une solution concentrée d'acide chromique et

Fio. 22.

d'acide sulfurique (1 partie en poids d'eau, 3 parties d'acide chromique et 2 d'acide sulfurique concentré). En chauffant légèrement, on détermine, avec la combustion du résidu, le dégagement de l'acide carbonique; ce

dégagement se fait par un tube a passant dans un réfrigérant disposé comme l'indique la figure, de façon à permettre le reflux de Teau qui y est condensée.

L'acide carbonique, débarrassé ainsi de la majeure partie de la vapeur d'eau, passe dans deux ou trois tubes en U renfermant de la ponce sulfurique, où il se dessèche complètement et est, enfin, absorbé dans des boules Liebig.

Lorsque la combustion est terminée, on relie le ballon par le tube c à une éprouvette à pied renfermant de la potasse et le tube rf à un aspirateur. On détermine ainsi un courant d'air dans l'appareil, et on le règle de telle façon que le passage de l'air dans les boules Liebig se fasse bulle à bulle. On porte le contenu du ballon à l'ébuUition, et au bout d'une demi-heure tout l'acide carbonique balayé de l'appareil a été chassé dans les boules où il a été absorbé.

Il ne reste plus qu'à peser les boules, et à retrancher de leur poids celui qu'elles avaient avant le passage de l'acide carbonique.

102. Méthode coloriinétrique. — On doit à Eggertz, chimiste suédois, un procédé colorimétrique qui permet de doser rapidement le carbone combiné et qui repose sur l'observation suivante :

Lorsqu'on attaque un fer carburé par de l'acide azotique faible, tout le carbone combiné passe à l'état de combinaison organique qui colore fortement la liqueur en brun. Si l'opération est faite, simultanément et dans les mêmes conditions, avec un fer dont on connaît la composition, on conçoit facilement que, par la comparaison des deux colorations, on puisse déterminer la teneur en carbone de l'autre métal.

L'acide azotique employé doit être parfaitement pur, et être étendu jusqu'à ce que sa densité soit de 1,20. Il est nécessaire d'avoir plusieurs types de fers dont la teneur en carbone, déterminée par les méthodes précédentes, soit parfaitement connue.

L'attaque du métal se fait dans un petit tube bouché en verre mince, de 0",10 de hauteur et de 0",01 de diamètre, portant une graduation en dixièmes de centimètre cube, dans lequel on introduit 2décigrammes de limaille fine, puis 2 centimètres cubes d'acide azotique si la teneur en carbone est faible, et 4 à 5 centimètres cubes si la teneur en carbone dépasse 0,03.

On attaque en même temps, et dans les mêmes conditions, un même poids d'un Kio. 23.

type choisi parmi

ceux que l'on présume se rapprocher le plus du métal à examiner.

Les tubes sont alors placés dans un bain-marie [ftg. 23) où ils sont chauffés à 80*"; cette température est maintenue jusqu'à ce que les flocons noirs, qui apparaissent dans les premiers temps de l'attaque, soient complètement dissous. On favorise cette dissolution en agitant les tubes de temps en temps, et au bout de deux à trois heures l'opération est terminée. On porte la liqueur provenant

de Tacier type à un volume déterminé, puis on étend plus ou moins l'autre liqueur de manière à obtenir exactement la même teinte.

La teneur en carbone est proportionnelle au volume. Ainsi, si la liqueur type, faite avec un fer renfermant 0,050 de carbone, a été portée à 5 centimètres cubes, chaque centimètre cube correspond à une teneur de 0,010; si, pour le fer examiné, le volume de la liqueur a dû être porté à ô^^^S pour obtenir une même coloration, sa teneur en carbone sera 0,065. Cette façon de comparer les deux teintes demande l'emploi de tubes construits avec le même verre, dont l'épaisseur et surtout le diamètre soient bien semblables; en outre, la gradation doit être très exacte.

Ces conditions ne sont pas toujours faciles à réaliser et peuvent donner lieu à de légères variations dans les nombres trouvés. Mais, une cause plus grave encore d'incertitude et d'erreurs provient de l'imperfection de la rétine, qui ne peut exactement apprécier simultanément les teintes de liquides placés dans des tubes cylindriques écartés l'un de l'autre.

Colorimètre Duboscq. — Le colorimètre construit par M. J. Duboscq est à l'abri de ces causes d'erreurs, et permet d'apprécier les colorations et de juger de leur intensité avec une très grande sûreté.

Dans cet appareil [fig, 24), les liquides qu'il s'agit de comparer sont mis dans de petits récipients C semblables, dont les fonds, situés dans un même plan horizontal, sont fermés par des glaces planes, permettant le passage de la lumière envoyée par réflexion au moyen d'un miroir mobile M placé au-dessous.

Des cylindres massifs en verre T plongent dans les récipients. Ils peuvent se déplacer verticalement au

moyen de crémaillères et forment pistons plongeants ; en les enfonçant plus ou moins, on fait varier à volonté la hauteur des couches liquides dans les récipients.

Chaque crémaillère court devant une échelle graduée, située derrière la plaque qui supporte Tappareil, et

Fio. 24.

porte un repère qui marque zéroquand le cylindre touche le fond du récipient. Cette disposition permet de mesurer l'épaisseur de la couche liquide.

La lumière envoyée par le miroir mobile traverse les liquides et leur emprunte leur couleur. La coloration est d'autant plus intense que la hauteur du liquide est plus grande dans le récipient.

Les deux faisceaux de lumière qui ont traversé les deux

liquides, sont renvoyés par des prismes P à réflexion totale et amenés au contact l'un de Tautre. Une lunette A permet de les observer.

Ce dispositif présente les deux teintes dans un même champ et à un seul œil, et permet de les comparer très correctement.

Pour se servir du colorimètre, on commence par régler le miroir en regardant par la lunette, de façon que les deux moitiés du champ circulaire soient bien également éclairées.

On porte à un même volume, 10 centimètres cubes par exemple, les deux liquides, obtenus comme il a été dit précédemment, et on les introduit dans les récipients. Puis, au moyen de la crémaillère, en élevant ou en abaissant le cylindre plongeur, on donne à la liqueur normale une épaisseur déterminée correspondant à une coloration convenable pour Tœil de Tobservateur ; ensuite on fait varier de la même manière la hauteur de la colonne de Tautre liquide jus qu'à ce que la teinte de l'autre moitié de champ visuel ait la même intensité de coloration que celle de la liqueur normale.

L'égalité de coloration de chacune des deux parties de champ est produite par une même quantité de matière. On a donc dû, pour l'obtenir, interposer des épaisseurs de liquides inversement proportionnelles à leur teneur en matière colorante. En appelant e l'épaisseur du liquide fourni par l'échantillon type et 'p sa teneur en carbone, e et -p l'épaisseur et la teneur en carbone du liquide obtenu avec le métal à examiner, on aura :

e' X / = ô X P et 2)' = — r-^-

Les résultats sont exacts, si l'on a soin d'opérer toujours dans des conditions absolument identiques.

Ce procédé permet d'entreprendre simultanément une série assez nombreuse de dosages.

103. Dosage du graphite. — On traite, suivant les cas, un poids de l'échantillon qui peut varier de 1 gramme pour la fonte grise à 10 grammes pour le fer, par de l'acide azotique d'une densité de 1,20. Tout le carbone combiné passe à l'état de combinaisons organiques ; les unes se dissolvent dans la liqueur, tandis que les autres restent sous forme de flocons bruns mélangés au graphite. On recueille ce résidu sur de l'amiante et on le lave à l'eau bouillante. Il est ensuite traité par une solution chaude de potasse, qui lui enlève le carbone resté sous forme de flocons bruns, ainsi qu'un peu de silice. Après un nouveau lavage à l'eau, il est soumis à l'action de l'acide chlorhydrique, qui le débarrasse des dernières traces de potasse, ainsi que de quelques autres matières qu'un simple lavage à l'eau serait impuissant à enlever, et Ton termine, enfin, par un lavage à l'eau chaude.

On obtient ainsi, avec le reste de la silice, un résidu dont la densité, l'éclat, l'aspect semi-cristallin, etc., •

offrent bien tous les caractères du graphite. Il ne reste plus qu'à le brûler dans un appareil comme celui de la figure 21, et à peser l'acide carbonique produit.

104* Dosage du silicium. — On traite un poids |

convenable de l'échantillon par l'acide azotique d'une 'i^

densité de 1,20, que l'on ajoute peu à peu. Quand l'at- |

laque est terminée, on évapore à sec, afin de rendre inso- ^

lubie l'acide silicique provenant de l'oxydation du sili- j

cium. On verse alors sur le résidu de l'acide sulfurique, en quantité suffisante pour que la masse en soit bien imprégnée, puis on ajoute avec précaution de l'acide chlorhydrique.

Sous Taclion d'une douce chaleur, les sels de fer se dissolvent. Cette dissolution une fois terminée, on étend d'eau, et la silice est recueillie sur un filtre.

Le poids de la silice obtenue multiplié par le facteur 0,4666 donne le poids de silicium correspondant.

105. Dosage du phosphore. — Première méthode. — L'oxydation et la dissolution du métal doivent se faire au moyen de l'acide azotique seul. L'eau régale, de même que les autres acides, détermine la formation partielle de composés volatils du phosphore et donne lieu à une perte sensible.

Après avoir dissous un poids connu du métal dans l'acide azotique d'une densité de 1,20, et avoir fait ainsi passer tout le phosphore à l'état d'acide phosphorique, on évapore à sec, puis on reprend, comme il a été indiqué au dosage du silicium, par l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique, et l'on sépare la silice.

La silice séparée, on concentre la solution en l'additionnant d'acide nitrique, et en chauffant jusqu'à ce que tout le chlore soit expulsé ; pour s'assurer qu'il en est ainsi, on trempe une baguette de verre dans une solution de nitrate d'argent et on l'expose aux vapeurs dégagées, qui forment du chlorure d'argent tant que tout le chlore n'est pas expulsé. Quand une nouvelle baguette présentée ne blanchit plus, on achève la concentration, de manière à amener la liqueur au plus petit volume ; puis, après l'avoir additionnée de sulfate ou de nitrate d'ammoniaque, qui facilitent la précipitation ultérieure, on ajoute une certaine quantité d'une solution molybdique, obtenue en dissolvant 150 grammes de molybdate d'ammoniaque dans 1 litre d'eau et versant cette solution dans 1 litre d'acide azotique.

La quantité de solution employée doit être telle qu'à 1 partie d'acide phosphorique prévue il soit ajouté un minimum de 60 parties de molybdate d'ammoniaque.

On laisse digérer pendant quelques heures à une température de 45 à 50^. Le phosphomolybdate se dépose sous forme d'un précipité dense et grenu, d'une belle couleur jaune clair. On verse ce précipité sur un filtre, et, comme il est légèrement soluble dans l'eau pure et même s'y décompose, on le lave avec de l'eau acidulée par de l'acide nitrique et renfermant, en outre, du nitrate d'ammoniaque et quelque peu de la solution molybdique. Le lavage terminé, on redissout le phosphomolybdate dans l'ammoniaque, et, par l'addition d'un sel ammoniacal de magnésie, on détermine la formation d'un précipité de phosphate ammoniaco-magnésien, qui est recueilli et calciné. Du poids du pyrophosphate de magnésie, obtenu, on déduit le phosphore correspondant, en le multipliant par 0,2793.

Si la silice n'avait pas été préalablement séparée avec soin, il se formerait du silicomolybdate, en même temps que le phosphomolybdate, et le résultat serait erroné.

Ce procédé est d'une exécution délicate et demande un temps assez long ; le procédé suivant joint à l'avantage de fournir des résultats précis celui d'éviter de laborieuses manipulations.

Deuxième méthode. — On dissout un poids donné, 5 grammes par exemple, de l'échantillon dans de l'acide nitrique d'une densité de 1,20; cette dissolution se fait dans un ballon à fond plat de 250 centimètres cubes environ ; il suffit de 60 centimètres cubes d'acide, que l'on ajoute peu à peu afin d'éviter qu'une action trop vive n'occasionne un bouillonnement qui fasse déborder le liquide.

Lorsque la dissolution est achevée, on verse la liqueur dans un creuset de platine et on évapore à sec. Élevant ensuite la température de façon à décomposer le nitrate de fer, on obtient un résidu qiii renferme, avec la silice, tout le phosphore à Tétat de phosphate de fer ultrabasique. A ce résidu, on ajoute 2 à 3 décigrammes de sulfate de soude, et, au moyen de quelques gouttes d'eau, on les incorpore intimement à la masse.

On dessèche d'abord lentement, afin d'éviter les projections, et lorsque toute Teau est chassée, on recouvre le creuset de son couvercle, puis, au moyen du soufflet d'émailleur on le porte au rouge pendant huit à dix minutes. A cette température, le phosphate de fer réagit sur le sulfate de soude et donne un orthophosphate alcalin et de Tacide sulfurique, qui se volatilise.

Après refroidissement, on traite la matière par de Teau froide, et, comme le sulfate anhydre de soude est plus soluble à froid qu'à chaud, la masse se désagrège facilement, et la partie soluble peut être dissoute et enlevée avec une quantité minime d'eau.

La liqueur filtrée renferme donc de l'orthophosphate de soude avec l'excès de sulfate de cette même base. Il ne reste plus qu'à y précipiter l'acide phosphorique au moyen d'une solution d'un sel ammoniacal de magnésie ajouté dans la liqueur rendue fortement alcaline par l'addition du cinquième environ de son volume d'ammoniaque liquide.

Après un repos de douze heures, le précipité est recueilli et calciné ; le poids du pyrophosphate obtenu multiplié par 0,2793 donne celui du phosphore correspondant.