CHAPITRE III
MÉTAUX ALCALINO-TERREUX
Calcium.
235. Propriétés, préparation. — Le calcium est encore mal connu à 1 état libre parce qu'il est fort difficile à extraire de ses combinaisons; c'est un métal blanc, qui s'oxyde à l'air et décompose l'eau à froid, comme les métaux alcalins. Il brûle à chaud avec une belle flamme orangée.
Ca 4- 2H^0 =^2n + Ca(0H)2.
Il se combine directement au chlore, au brome, à l'iode, à l'azote et au carbone, en un mot possède des réactions nombreuses et particulièrement énergiques, dans lesquelles il se montre toujours divalent.
On en a obtenu de petites quantités en décomposant la chaux humide par l'électricité (Davy), en électrolysant le chlorure de calcium fondu (Matthiessen) ou enfin en décomposant le chlorure de calcium par le sodium, en présence de zinc (Caron).
Le calcium donne avec l'oxygène un protoxyde CaO et un bioxyde CaO-; le premier seul est intéressant.
236. Chaux CaO. — Le protoxyde de calcium est vulgairement appelé chaux vive : c'est un ce.^ps blanc,
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d'apparence pierreuse, dur et très réfractaire, qui ne peut être fondu que dans Tare voltaïque, à 3,500 degrés (Moissan).
On s'en sert souvent pour confectionner des creusets ou des fours réfractaires, dans lesquels on peut fondre le platine.
La chaux s'unit à l'eau, avec dégagement de chaleur, pour donner l'hydrate de calcium ou chaux éteinte Ca(0H)2; cette hydratation est accompagnée, quand la chaux est pure, d'une augnientation considérable de volume ; on dit alors qu'elle foisonne^ et, quand elle foisonne beaucoup, on l'appelle dans le commerce chaux grasse.
Quand la chaux est mélangée de sable, elle foisonne peu : c'est alors la chaux maigre. Enfin, quand elle renferme de l'argile, elle durcit dans l'eau au lieu de foisonner : on l'appelle alors chaux hydraulique ou ciment^ suivant que le durcissement est lent ou rapide.
I.a chaux grasse, mélangée de sable, .constitue le mortier des maçons; la chaux hydraulique, mélangée avec des cailloux de silex, sert à faire le béton, qui résiste absolument à l'action de l'eau, enfin le ciment sert à faire des revêtements imperméables sur toutes sortes de maçonneries.
Ces matériaux hydrauliques sont d'un usage constant dans la construction des piles de ponts, des digues, des aqueducs, des égouts, des citernes, etc.
La chaux éteinte est fort peu soluble dans Teau; sa dissolution sert dans les laboratoires, sous le nom d'eau de chaux, pour reconnaître qualitativement l'acide carbonique.
C'est une base forte, qui bleuit le tournesol et s'unit indistinctement à tous les acides.
On la fabrique en calcinant du carbonate de calcium (pierre à chaux) dans des fours à cuve dits fours à
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chaux ; CQ^ fours sont chauffés par des foyers latéraux où l'on brûle de la houille, et sont disposés de manière à ce que l'on puisse retirer la chaux cuite par leur partie inférieure, en même temps qu'on les remplit de calcaire par le haut (fîg. 57).
C03Caz=C02+ CaO.
Fig. 57. — Four à chaux.
La qualité de la chaux que l'on obtient ainsi dépend de la composition du calcaire employé : le carbonate de calcium donne régulièrement de la chaux grasse s'il est pur; quand il renferme du sable il fournit de la chaux maigre, enfin s'il contient de l'argile (calcaires de Portland, de Boulogne, de Vassy) il donne de la chaux hydraulique. On peut avoir d'excellent ciment en faisant cuire dans un four à chaux un mé-
MÉTAUK
lange artificiel de craie et d'argile, fait en proportions convenables.
En outre de ses emplois aux constructions aériennes ou submergées, la chaux sert encore en agriculture, comme amendement, et, dans l'industrie, pour fabriquer la potasse, la soude, l'ammoniaque, pour préparer les peaux destinées au tannage, pour saponifier les graisses en stéarinerie, pour épurer le gaz de houille, etc.
237. Sulfure de calcium CaS. — Le sulfure de calcium est un corps blanc, d'odeur sulfureuse et peu soluble dans l'eau, qui, lorsqu'il est sec, a la propriété curieuse d'émettre à l'obscurité une vive lueur phosphorescente violacée.
On le prépare en réduisant le stilfate de calcium ou plâtre par le charbon, au rouge, oti encore en calci-^ nant dans un creuset un mélange de carbonate de calcium et de soufre; une petite addition d'un sel de bismuth augmente beaucoup sa phosphorescence.
On obtient encore du sulfure de calcium très impur, renfermant surtout du persulfure CaS% en faisant bouillir un lait de chaux avec de la fleur de soufre en excès.
Le sulfure de calcium se rencontre en dissolution dans la plupart des eaux minérales sulfureuses; il y prend naissance par l'action réductrice de certaines algues, dites suJfuraires, sur le sulfate de calcium.
,238. Chlorure de calcium CaCP. — Sel blanc, fusible au rouge, extrêmement soluble dans l'eau et fort déliquescent ; à l'état hydraté il renferme 6 molécules d'eau et donne avec la glace un mélange réfrigérant, dont la température peut descendre jusqu'à 35 degrés au-dessous de zéro.
CALCIUM
On le prépare en traitant le carbonate de calcium par l'acide chlorhydrique et on s'en sert, à l'état anhydre, pour dessécher les gaz.
CO^Ca + 2HC1 : CO^ - H-Y~) — CaCP.
239. Fluorure de calcium CaFl-. — C'est Và fluorine ou spath fluor des minéralogistes, l'un des minéraux les plus faciles à reconnaître par sa forme cubique, son éclat particulier et sa couleur, qui peut être blanche, rose, jaune ou A'erte.
Le fluorure de calcium est complètement insoluble dans Teau et fusible au rouge, sans altération.
On s'en sert dans l'industrie pour préparer l'acide fluorhydrique.
SO^H^ -f CaFP = SO'^Ca — 2HF1.
240. Carbure de calcium CaC-. — Le carbure de calcium est un corps noir, cristallin, à reflets semi métalliques, qui se décompose immédiatement au contact de l'eau, en dégageant de l'acétylène pur.
CaC2 — 2W-0 = Cai 0Hj2 C-H^.
On le prépare en décomposant la chaux par le charbon, dans un four électrique ( Moissan\ et on l'emploie à la préparation du gaz acétylène.
24L Hypochlorite de calcium Ca(ClO)-. — Ce corps n'est pas connu à l'état de pureté; on ne peut qu'admettre son existence dans le chlorure de cJiaux du commerce.
Le chlorure de chaux est une poudre blanche, soluble dans l'eau, reconnaissable à son odeur de chlore, et qui possède toutes les propriétés oxydantes et décolorantes de l'eau de Javel.
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On le prépare en traitant la chaux éteinte par le chlore, à froid.
2Ca(OH)2 ^ 4C1 = CaCP + Ca(C10)2 + 2H20 .
Il sert pour le blanchiment des étoffes ou de la pâte à papier, comme désinfectant, à cause du chlore qu'il dégage au contact de l'air, enfin pour la préparation de l'eau de Javel concentrée, par double décomposition avec le carbonate de potassium.
242. Sulfate de calcium SO^Ca. — Le sulfate de calcium se trouve à l'état anhydre dans la nature, c'est alors Vanhijdrite des minéralogistes. On l'y rencontre également à l'état hydraté, renfermant 2 molécules d'eau de cristallisation ; on l'appelle dans ce cas gypse ou pierre à plâtre.
Le gypse S04Ca + 2H20 est un minéral très tendre, rayé par l'ongle et tous les corps durs, souvent cristallisé en fers de lance d'un aspect caractéristique. Il est un peu soluble dans l'eau froide et on le trouve en dissolution dans toutes les eaux dites séléniteuses,
La chaleur le déshydrate et le change en plâtre ou sulfate de calcium anhydre artificiel.
Le plâtre humecté d'eau durcit peu à peu en reprenant son état primitif de gypse : c'est pour cela qu'il peut servir aux constructions ou à faire des moulages.
On augmente notablement sa dureté en y ajoutant de l'alun (plâtre aluné) ou en le gâchant avec de l'eau gommée {stuc).
Le plâtre est loin d'offrir la résistance du ciment; il est notamment attaquable par l'eau et ne doit jamais être employé qu'aux constructions aériennes, de préférence aux décorations intérieures.
On fabrique le plâtre en calcinant légèrement le gypse; la température doit être ménagée avec soin,
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car si elle atteint le rouge, le plâtre ne fait plus bien prise avec l'eau : il a pris alors une texture moléculaire semblable à celle de l'anhydrite naturelle.
Le plâtre sert aux constructions et comme amendement, en agriculture.
243. Phosphates de calcium. — On connaît trois phosphates de calcium : le phosphate tricalcique (P0'*j-Ca3, le phosphate bicalcique PO*HCa et le phosphate monocalcique ou acide (P0'^H-)2Ca.
Le premier est un corps blanc, insoluble dans l'eau, soluble dans l'acide chlorhydricjue et dans l'acide azotique, très stable et indécomposable par la clialeur seule.
Il est très répandu dans la nature et ses gisements sont exploités par l'industrie pour la fabrication des engrais ; il est indispensable à la nutrition de tous les êtres vivants, les os en contiennent environ 60 0 <J de leur poids total.
On s'en sert pour la fabrication des autres composés du phosphore et des engrais phosphatés, notamment du superphosphate, mélange de sulfate et de phosphate monocalcique, que l'on obtient en traitant le phosphate de chaux ordinaire par l'acide sulfurique.
( PO'M^CaS — 2S0'^H^ = 2S0'^Ca — i;P0'^H2;^Ca.
Le phosphate bicahnque est une poudre cristalline blanche, insoluble dans l'eau, que l'on obtient en neutralisant une solution de phosphate monocalcique par la chaux éteinte.
(PO'^H-^)-^Ca + Ca( OH)-^ = SPO^HCa + '2W-0.
On s'en sert principalement comme engrais.
Enfin le phosphate luonocalcique est un sel blanc.
CO^Ca cristallisé
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soluble dans l'eau, que la chaleur transforme en métaphosphate de calcium.
(P04H2)2Ca = 2H20 -\- (P03)2Ca.
C'est la partie active des superphosphates et la matière première de la fabrication du phosphore ; on le prépare comme on l'a vu plus haut, en décomposant le phosphate tricalcique par l'acide sulfurique.
