ÉTUDE DES MÉTAUX

§ 22. Les métaux usuels ont un ensemble de propriétés communes, l’éclat métallique, l’opacité, la densité, la

(1) Cyanogène signifie : j’engendre le bleu. Le cyanogène uni au fer produit le bleu de Prusse.

(2) Pour l’étude des divers composés non métalliques employés en

photographie, voir le Vocabulaire.

dureté, la ductilité, la malléabilité, la ténacité, la conductibilité pour la chaleur et l’électricité, la fusibilité.

On entend par éclat métallique la propriété qu’ont les métaux de réfléchir la lumière lorsqu’ils sont polis ou fraîchement coupés, l'opacité est la propriété que présentent les corps de s’opposer complètement au passage de la lumière (cependant certains métaux réduits en feuilles extrêmement minces sont translucides; telles sont les feuilles d’or qu’emploient les doreurs). Par densité, nous entendons le poids comparé au volume. Tous les métaux, a l’exception du potassium et du sodium, sont plus lourds que l’eau; le plus pesant de tous est le platine, qui pèse a 2 fois plus que son même volume d’eau. On les peut classer d’après le tableau suivant :

Un volume d’eau pesant 1 ,00

Le même volume de platine pèsera. . . 22,69

/ » d’or 19,75

» de mercure 1 3 , 5 4

» de plomb ii,35

» d’argent [°>47

» de cuivre 8,87

» de fer 7 ,78

» de zinc 6,86

» d’aluminium 2,56

)> de sodium 0,97

» de potassium ..... . 0,86

La dureté des métaux est plus ou moins grande : les uns sont très-durs, comme le fer (1) ; d’autres sont très-mous, connue le plomb.

Les métaux sont ductiles, c’est-à-dire qu’ils ont la pro-

(1.) Nous entendons ici le fer pur malléable, et non la fonte ni l’acier qui ne sont pas du fer pur, mais du fer contenant du carbone , de C azote , etc.

[fi PREMIÈRE PARTIE.

priëté de pouvoir être étirés en fils; l’ordre de ductilité est le suivant :

L’or; L’argent; Le platine; Le fer;

Le cuivre ; Le zinc ; L’étain ;

Le plomb.

La malléabilité est la propriété que possèdent les métaux de s’étendre en lames sous le choc du marteau ou par la pression du laminoir; l’or est le plus malléable de tous. Les métaux sont classés ainsi qu’il suit :

Or;

Argent ; Cuivre; Étain ;

Platine ; Plomb ; Zinc; Fer.

Le platine et l’or sont tellement malléables et ductiles, qu’on peut obtenir directement, avec le premier, des fils pour ainsi dire invisibles à l’œil, plus fins que ceux de l’araignée, et, avec le second, des feuilles assez minces pour qu’on puisse en placer mille dans l’épaisseur de i millimètre.

Au point de vue de la conductibilité de la chaleur, on peut ranger les métaux dans l’ordre suivant :

Or;

Argent; Platine ; Cuivre;

h er ; Zinc; Étain; Plomb.

L’ordre de conductibilité pour l’électricité n’est pas absolument le même : le cuivre est en première ligne, puis après viennent l’or, l’argent, le zinc, le platine, le fer, l’étain, le plomb.

Les divers métaux fondent à des températures bien différentes; ainsi le platine et plusieurs autres sont infu-

siblesau feu de forge, l’étain fond à 25o degrés (on peut le fondre sur une feuille de papier), et le mercure est liquide à la température ordinaire.

§ 23. Tous les métaux se combinent avec l’oxygène pour former des oxydes métalliques; c’est en raison de leur affinité plus ou moins grande pour l’oxygène qu’ils ont été classés en six sections (i).

Dans la première se trouvent ceux qui, à la température ordinaire, décomposent l’eau, s’emparent de son oxygène, et laissent dégager l’hydrogène; ce sont: le potassium , le sodium , le rubidium, le cæsium, le lithium , le barium , le strontium , le calcium.

Les métaux de la seconde section décomposent l’eau à une température inférieure au rouge sombre; V aluminium, le magnésium, le zirconium , le thorium, Y yttrium, le cérium, le lanthane, le didy me, le manganèse, le glucinium, le pelopiui7i, le niobium, le terbium, Y erbium. La plupart de ces métaux sont sans emploi, mais les composés formés par quelques-uns d’entre eux sont trèsrépandus dans la nature et utilisés dans l’industrie : tels sont l’alumine, la magnésie, les oxydes du manganèse, etc.

Dans la troisième section on a compris les métaux qui ne décomposent l’eau qu’à une température rouge, mais qui peuvent la décomposer à la température ordinaire sous l’influence des acides; eu sont : le fer , le nickel , le cobalt , le zinc, le cadmium, le chrome, le vanadium, Yu^ ranium .

(1) Cette affinité des métaux pour l’oxygène se trouve singulièrement modifiée par l’état physique du métal et sa pureté ; c’est ainsi que l’aluminium, qui longtemps a été regardé comme décomposant l’eau à froid, est inaltérable à cet agent s’il a été exposé à l’air ; mais alors il est recouvert d’une pellicule protectrice d’alumine pour ainsi dire impondérable.

Dans la quatrième sont ceux qui décomposent l’eau à une température rouge, mais ne la décomposent pas en présence d’un acide : le tungstène, le molybdène, Xosmium , le tantale , le titane , X étain, X antimoine.

Nous comprendrons dans la cinquième section les métaux qui ne décomposent l’eau qu’à une température excessivement élevée, comme le bismuth , le plomb , le cuivre.

Les métaux des sections précédentes peuvent tous s’unir directement à l’oxygène, quelques-uns môme se combinent avec ce gaza la température ordinaire; leurs oxydes ne sont pas décomposables par la chaleur seule. On réunit, dans la sixième et dernière section, tous les mélaux qui ne décomposent pas l’eau, et dont les oxydes sont décomposés par l’action seule de la chaleur et transformés en métal et en oxygène ; ces métaux sont : le mercure, X argent, le rhodium, X iridium, le palladium, le ruthénium, le platine et Xor.

Cette classification des métaux est la plus scientifique et la meilleure; on en admet souvent, une autre plus simple, qui consiste à les diviser en métaux alcalins : ce sont ceux dont les oxydes forment des alcalis puissants, comme le potassium, le sodium, le rubidium, le cæsium, le lithium; en métaux alcalino -terreux dont les oxydes ont la réaction alcaline, et entrent d’ordinaire dans la composition des terres et des pierres : tels sont le calcium, le barium, le strontium; et en métaux terreux dont les oxydes n’ont qu’une réaction alcaline trèsfaible, ou même nulle, comme le magnésium, l’aluminium : ces métaux entrent pour la majeure partie dans la constitution des terres, pierres, pierres précieuses; enfin en métaux proprement dits, qui sont tous ces autres métaux anciennement connus pour la plupart et que l’on

emploie à l’état de corps simples, comme le fer, le cuivre, l’argent, l’or, etc.

§ 24. Tous ces métaux peuvent former des combinaisons diverses, soit entre eux, soit avec les corps non métalliques. Les combinaisons des métaux entre eux sont encore peu connues pour la plupart; elles sont le plus souvent mal définies et en proportions variables : elles ont reçu le nom général d 'alliages; par exception, les alliages du mercure avec d’autres métaux sont appelés amalgames : ainsi le tain des glaces est un amalgame d’étain. En s’unissant avec les corps non métalliques, les métaux forment des composés définis dont les noms ont été réglés dans la nomenclature. Nous décrirons plus loin, à l’article Sels , les propriétés générales de ces combinaisons. Nous allons d’abord indiquer les caractères communs, à tous les oxydes.

§ 25. Oxydées. — Les oxydes formés par la combinaison des métaux et, de l’oxygène peuvent être classés en oxydes basiques, indifférents, acides. Les oxydes métalliques basiques sont ceux qui s’unissent aux acides pour former des sels : tels sont les oxydes de potassium, de sodium, de calcium (potasse, soude, chaux) et l’oxyde d’argent, qui donnent des sels de potasse, de soude, de chaux et d’argent (i). Chaque métal fournit au moins une base , c’est-a-dire un oxyde capable de s’unir aux acides pour former des sels ; c’est même le caractère essentiel des métaux, dont plusieurs ne possèdent pas les propriétés communes aux métaux usuels et énoncées cidessus. Les oxydes métalliques indifférents sont ceux qui n’ont aucune tendance à s’unir, soit aux acides, soit aux

(i) Il serait plus régulier de dire sel (V oxyde d’argent , mais l’usage a prévalu de supprimer le mot oxyde dans l’appellation d’un sel.

bases. Les oxydes métalliques acides , ou simplement les acides métalliques , sont ceux qui s’unissent aux bases pour donner des sels : ainsi les acides manganique, permanganique, chromique, perchromique, stannique (combinaisons oxygénées du manganèse, du chrome, de l’étain) donnent, avec la potasse, etc., des manganate, permanganate, chromate, perchromate, stannate dépotasse, etc.

Enfin, nous avons vu que les acides se combinaient aux bases pour former des sels : ainsi tel acide métallique, l’acide plombique par exemple, pçut se combiner avec l’oxyde métallique basique du même métal (l’oxyde de plomb) pour faire un piombate d’ôxyde de plomb, composé qui, on le voit, est formé uniquement d’oxygène et de plomb et qui peut être représenté par la formule PbO, PbO(i) 2; ou Pb’O.

L’oxyde métallique résultant ainsi de la combinaison d’un oxyde basique avec un oxyde acide est appelé un oxyde salin .

§ 26. Les oxydes sont réductibles à l’état métallique, soit par l’action du calorique : tels sont ceux d’argent, de mercure; soit par l’intervention du charbon ou de l’hydrogène a une température plus ou moins élevée, soit au moyen d’un métal qui, dans les circonstances de l’expérience, a une plus grande affinité pour l’oxygène.

Ainsi X oxyde de cuivre peut être réduit par l’hydrogène avec production d’eau [oxyde d’hydrogène), par le carbone avec production (Y acide carbonique, qui est un des oxydes du carbone, par le fer avec production d’oxyde de fer.

C’est sur ces réactions et principalement sur celle du carbone qu’est basée la métallurgie (i).

(i) Les métaux peuvent aussi être extraits de leurs sulfures, chlo-

rures, etc. Le sulfure de plomb, le sulfure d’argent sont réduits par le fer

ELEMENTS DE CHIMIE. 5l

Les oxydes peuvent être également décomposés par le soufre, le chlore, le phosphore, etc., surtout si l’on fait intervenir la chaleur; ces corps s’emparent du métal pour former des chlorures, sulfures, phosphures , etc. Les oxydes des métaux alcalins et alcalino-terreux sont tous solubles dans l’eau; ils forment des hases énergiques, qui sont : la potasse, la soude, la chaux, la baryte, la strontiane. Tous les autres oxydes sont à peu près insolubles dans l’eau; les oxydes solubles, et particulièrement la potasse et la soude, ont reçu le nom d 'alcalis.

§ 27. Sels . — Les sels, de quelque nature qu’ils soient, oxygénés ou non, présentent certains caractères qu’il est nécessaire de connaître. Presque tous sont solides, souvent blancs ou incolores; lorsqu’ils se déposent du sein d’une dissolution, ils affectent le plus généralement une forme régulière qui leur est propre, et que l’on appelle forme cristalline . Les uns peuvent cristalliser au sein de l’eau sans se combiner avec elle : le sel marin par exemple; d’autres cristallisent en prenant une certaine quantité d’eau que l’on appelle eau de cristallisation : tel est l’hyposulfite de soude. Il y en a qui attirent l’humidité de l’air, comme le chlorure de calcium; ils sont nommés déliquescents. D’autres, au contraire, perdent au contact de l’air sec tout ou partie de leur eau de cristallisation; tel est le carbonate de soude : ils sont appelés efflo rescents . Quelques-uns se décomposent à la lumière : tels sont certains sels de mercure et les sels d’argent.

§ 28. Action des acides , des bases et des sels sur les sels. — i° Si l’on ajoute un acide à un sel, il arrive que l’acide est sans action sur le sel, ou qu’il s’empare de la

avec production de sulfure de fer. Le chlorure d’aluminium est réduit par le sodium avec production de chlorure de sodium, etc.

base dont l’acide se trouve alors mis en liberté, ou que les deux acides se partagent la base.

On dit communément d’un acide qui en déplace un autre, qu’il est le plus énergique; tel acide peut être le plus ou le moins énergique suivant les circonstances. Les acides phosphorique, borique, silicique, qui déplacent l’acide sulfurique par voie sèche sans l’intervention de l’eau et à une température élevée, sont, au contraire, chassés de leurs combinaisons par ce même acide quand on opère par voiehumide, c’est-à-dire au sein de l’eau.

Généralement un acide gazeux ou volatil est éliminé par un acide plus fixe; généralement aussi, un acide fixe qui donne des sels insolubles élimine un autre acide également fixe qui donne des sels solubles.

20 L’action des bases sur les sels peut être définie et classée de la même manière :

Ou la base ne réagit pas sur le sel, ou elle s’empare de son acide pour mettre sa base en liberté, ou les deux bases se partagent l’acide.

Les bases qui, dans les circonstances ordinaires de l’expérimentation, déplacent les autres, sont dites plus énergiques; ordinairement une base fixe élimine une base volatile, et une base qui peut donner naissance à un composé insoluble déplace la base engagée dans un sel soluble.

3° Lorsqu’on mélange deux dissolutions salines l’une avec l’autre, si l’acide de l’une, peut donner un composé insoluble avec la base de l’autre, ce composé insoluble se forme généralement, il y a alors échange d’acide entre les deux bases : c’est là ce qu’on appelle le phénomène de la double décomposition ; par exemple,

L’azotate d’oxyde d’argent soluble . AgO, AzO5 Et le carbonate de soude soluble .. . Na O CO2,

mélangés ensemble, donnent immédiatement lieu a une double décomposition, et il se forme du

Carbonate d’argent insoluble AgOCO2

Et de l’azotate de soude soluble. . . . NaO AzO.

Les doubles décompositions se font sous des poids proportionnels ou équivalents; l’équivalent d’oxyde d’argent, qui neutralisait i équivalent d’acide azotique, neutralise aussi bien i équivalent d’acide carbonique; de même, l’équivalent de soude, qui sature i équivalent d’acide carbonique, sature aussi bien i équivalent d’acide azotique. S’il y a excès de l’un ou l’autre sel, cet excès reste dans la liqueur sans être décomposé : par exemple, lorsqu’on met sur le bain d’azotate d’argent un papier imprégné d’iodure de potassium, l’iode tout entier s’unit à l’argent (iodure d’argent), et quel que soit désormais le temps que dure le contact, quelle que soit la concentration du bain, la réaction est complète dès que tout V iodure soluble est converti en iodure insoluble.

Ajoutons toutefois que la présence d’un sel étranger à celui dont on attend la réaction, ou même, dans certains cas, un excès d’un des deux sels employés, peut donner lieu à des résultats différents. Ainsi l’iodure de potassium et l’azotate d’argent donnent un précipité insoluble d’iodure d’argent; mais si le mélange se fait avec de l’hyposulfite de soude ou tout autre dissolvant de l’iodure d’argent, le précipité ne se forme pas, l’iodure de mercure ne se précipite pas en présence d’un excès d’iodure de potassium, etc.

Nous ne pouvons faire ici l’étude de chaque métal en particulier, et des nombreux composés que chacun d’eux forme en se combinant avec les autres corps; mais on trouvera au Vocabulaire les propriétés spéciales des

corps employés en photographie. Reprenant la classification la plus simple en métaux alcalins, métaux alcalinoterreux et terreux, et métaux proprement dits, nous indiquerons, pour chaque groupe et pour les corps importants qui y sont compris, les propriétés les plus utiles pour la spécialité qui nous occupe.

métaux alcalins. — Potassium. Sodium. Rubidium. Cæsium.

Lithium.

§ 29. A ces corps il faut joindre le métal composé ammonium dont nous avons indiqué l’existence ( théorique)., p. 44? et qui dans toutes ses réactions et combinaisons se comporte exactement comme les métaux alcalins, à cela près qu’il n’a pu être isolé à l’état de métal.

Les métaux alcalins sont employés à l’état métallique seulement dans des circonstances exceptionnelles; quelques-uns sont à peine connus comme corps simples, et leur tendance à entrer en combinaison avec les autres corps est telle, qu’on ne peut les conserver que difficilement à cet état. Exposés à l’air ils en absorbent l’oxygène pour se transformer rapidement en oxydes. Aussitôt qu’ils sont au contact de l’eau, ils la décomposent avec vif dégagement de chaleur, et souvent même il y a inflammation du gaz hydrogène dégagé.

Ces métaux sont d’une extrême importance par leurs composés, qui tous ou presque tous sont solubles dans l’eau et souvent dans l’alcool et dans l’éther. Cette solubilité permet d’utiliser les composés métalliques, nonseulement à cause des propriétés spéciales du métal luimême, mais le plus souvent à cause des propriétés des corps qu’on fait entrer en combinaison avec eux, et qu’on amène ainsi à un état qui peut seul en permettre l’emploi.

C’est ainsi que l’iode, le brome, le chlore, dont on ne se sert que rarement a l’état de corps simples, deviennent au contraire d’une application très-fréquente lorsqu’ils sont combinés a un métal alcalin, le potassium, le sodium, l’ammonium.

Les combinaisons identiques de potassium, sodium, ammonium, lithium, peuvent se remplacer les unes par les autres et, à quelques légères différences près, être employées indifféremment, les questions de prix et de pureté étant écartées; il en serait certainement de même de celles du cæsium et du rubidium, si ces deux derniers métaux étaient assez abondants et faciles a extraire : ainsi on peut faire entrer dans la fabrication du collodïon , riodure.de potassium, de sodium ou d’arnmonium, etc., et les diverses formules comportent tantôt l’un et tantôt l’autre. Remarquons toutefois que les sels de potassium sont peu solubles dans le mélange d’alcool et d’éther, et que les sels d’ammonium, plus facilement décomposables que ceux-ci, donnent en général au collodion moins de stabilité.

Le potassium existe dans la nature a l’état de combinaison. On obtient les sels de potassium à l’état de carbonate par la combustion des végétaux, la calcination des vinasses de betteraves, l’évaporation et la calcination du résidu des eaux de désuintage des laines. Les eaux de la mer très-concentrées et ayant déjà laissé cristalliser la majeure partie de leur chlorure de sodium (sel marin), fournissent du chlorure de potassium. Les composés de ce métal que l’on emploie le plus souvent en photographie sont les iodure et bromure.

Le sodium et ses préparations s’extraient du sel marin ; on fait successivement passer le sodium de l’état de chlorure à celui de sulfate, puis de carbonate de soude dont

on sépare le métal par réduction. Le chlorure est le sel de sodium que l’on emploie le plus fréquemment toutes les fois qu’il s’agit de mettre un chlorure soluble dans une préparation.

Y! ammonium est inconnu à l’état simple, mais le gaz ammoniac (§ 21) s’extraitsurtout des eaux d’épuration du gaz et des eaux vannes des fosses d’aisances; les iodures et bromures de ce corps sont fréquemment employés, ainsi que le chlorure d’ammonium ou chlorhydrate d’ammoniaque. Ce dernier corps remplace souvent le sel marin dans les usages photographiques, bien qu’il soit d’un prix plus élevé.

MÉTAUX ALCALINO-TERREUX ET TERREUX. — Calcium . Barium.

Strontium. Magnésium. Aluminium.

§ 30. Leur préparation à l’état de corps simples est plus difficile encore que celle des métaux précédents, et sauf l’aluminium, qui a pris sa place dans l’industrie, ils sont sans emploi comme métaux; leurs combinaisons ont de nombreux usages, tels sont : l’oxyde de calcium, qui est surtout employé, sous le nom de chaux , pour les mortiers, ciments, etc., etc., le carbonate de chaux (craie, marbre, pierres diverses), le sulfate de chaux (plâtre), l’hypochlorite de chaux, etc., le chlorure de calcium, etc.

Les sels de baryte et de strontiane sont moins répandus, et d’un emploi plus restreint.

Les chlorures, bromures et iodures de ces métaux sont solubles dans l’eau, l’alcool et l’éther; ils ont été essayés pour la photographie en remplacement des sels alcalins correspondants: leur emploi ne s’est pas généralisé parce qu’il semble n’avoir aucun avantage. Certains papiers au chlorure de barium avaient bien paru donner des épreuves d’un plus beau ton; mais ce résultat tenait beau-

coup plus à la pureté ou à la neutralité plus ou moins complète du sel employé, qu’à la présence d’un radical différent.

Les composés du magnésium et de l’aluminium sont jusqu’ici presque sans application à la photographie, toutefois l’iodure de magnésium a été recommandé dans quelques formules américaines. On a proposé en outre une application intéressante du magnésium métallique; la combustion d’un fil de ce métal produit une lumière assez vive pour permettre d’obtenir des épreuves photographiques.

La grande légèreté de l’aluminium et sa résistance en indiquaient naturellement l’emploi pour remplacer le cuivre dans les appareils photographiques. M. A. Chevalier a fait sur la demande de M. Civiale des montures d’objectifs spéciales en aluminium.