CHAPITRE V
Métalloïdes tétravalents
Carbone.
168. Propriétés physiques. — Le carbone est, de tous les corps simples connus, celui qui possède le plus grand nombre d'états allotropiques différents.
Nous commencerons par décrire les principaux d'entre eux.
Variétés naturelles. — 1° Diamant. — Le diamant n'est autre chose que du carbone cristallisé dans le système cubique. Il peut être incolore, bleu, rose, jaune, brun ou même noir, c'est alors le carbonado. Dans tous les cas, sa densité, comprise entre 3,50 et 3,55, et son extrême dureté, qui lui permet de rayer tous les autres corps sans être rayé par aucun d'eux, le font reconnaître sans peine.
Le diamant se gonfle dans l'arc voltaique et se transforme en une variété de carbone amorphe semblable au coke, mais essentiellement formée de graphite; il brûle lentement au rouge, dans l'oxygène, en donnant de l'anhydride carbonique et en laissant un très léger résidu de cendres, formées de silice et d'oxyde ferrique.
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Aucun réactif, y compris même le fluor, ne l'attaque au-dessous de la température rouge.
Lorsqu'il est transparent, d'une belle couleur et d'une belle eaii, le diamant constitue une pierre précieuse des plus recherchées ; on le taille alors, soit en brlllanty soit en rose, par usure sur des meules enduites de poudre de diamant ou égrisée.
Le diamant noir sert à couper le verre, à fabriquer des outils pour entamer les corps durs et enfin à faire Tégrisée.
M. Moissan a réussi à reproduire artificiellement le diamant, sous la forme de cristaux microscopiques, en refroidissant brusquement, par immersion dans l'eau, des lingots de fonte saturés de carbone au four électrique. Les cristaux sont ensuite isolés de la masse métallique qui les empâte par des traitements successifs à l'acide chlorhydrique, à l'acide fluorliydrique et à l'acide azotique mélangé de chlorate de potassium.
2*^ Graphite, — Le graphite ou plombagine est la forme stable du carbone aux températures élevées : c'est un corps noir, à éclat presque métallique, assez mou pour laisser une trace grise sur une feuille de papier et bon conducteur de la chaleur et de l'électricité. Il affecte quelquefois la forme de paillettes hexagonales régulières.
Le graphite est très peu combustible, il résiste à tous les réactifs, sauf un mélange d'acide azotique et de chlorate de potassium qui le transforme peu à peu, a chaud, en un corps jaune brun, qui déflagre légèrement quand on le chauffe et que l'on appelle oxyde graphitique.
La production de cet oxyde est caractéristique du graphite.
Le graphite sert à faire les crayons dit de raine de
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plomb, à confectionner des creusets rêfractaires, à métalliser, c'est-à-dire à rendre bons conducteurs les moules en gutta-percha qui doivent être recouverts de cuivre par la galvanoplastie, enfin à enduire le fer pour le préserver de la rouille.
Le graphite prend naissance toutes les fois que l'on soumet une variété quelconque de carbone à l'action d'une haute température: il existe en quantité notable dans la fonte de fer, d'où il est facile de le retirer par un traitement à l'acide chlorhydrique, qui dissout la totalité du métal.
3« Houille, lignite. — Ces substances, que l'on rapporte au carbone parce qu'elles en renferment une proportion considérable, ne sont en réalité que des charbons, c'est-à-dire des mélanges complexes qui n'ont d'autre intérêt que d'être facilement combustibles.
La houille et le lignite sont des produits d'origine végétale, ainsi que le démontrent les empreintes qu'on y observe fréquemment. Quand le lignite est d'un beau noir et de texture bien compacte, on lui donne le nom de jais ou jayet.
La houille est dite grasse quand elle augmente beaucoup de volume à la calcination ; elle renferme alors une grande quantité d'hydrogène et se prête particulièrement bien à la fabrication du gaz d'éclairage.
La houille maigre est un charbon qui dégage moins de gaz que le précédent sous l'action de la chaleur ; V anthracite est enfin une variété de houille maigre remarquablement pure.
Variétés artificielles. — 1° Coke. — Le coke est le résidu delà distillation de la houille en vase clos: c'est un charbon très combustible, qui convient mieux que tout autre aux usages métallurgiques parce qu'il ne
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contient pas de soufre. On remploie surtout pour le chauffage des hauts fourneaux.
Charbon de cornue. — On appelle ainsi le dépôt adhérent qui s'attache à Tintérieur des cornues à gaz; c'est un charbon dense, compact et sonore, qui conduit l'électricité presque aussi bien que le graphite. On l'emploie pour faire le pôle positif des piles de Bunsen et les conducteurs de lampes à arc.
On en fait aussi des creusets réfractaires, enfin on peut s'en servir comme combustible dans les foyers à très fort tirage: il donne alors une température extrêmement élevée et présente sur le coke l'avantage de ne presque pas laisser de cendres.
3^ Charbon de bois. — Le charbon de bois est le produit qui se forme quand on calcine les matières végétales à l'abri du contact de Pair. Il est fort léger, très poreux et par suite très combustible.
Le charbon de bois absorbe dans ses pores un grand nombre de gaz, surtout ceux qui sont très solubles dans l'eau.
Fig. 49. — Meule de charbon.
On le fabrique soit en carbonisant le bois dans des meules, c'est le procédé des forêts (fig. 49), soit en dis-
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tillant le bois dans des cornues métalliques chauffées au rouge : on obtient alors, en même temps que le charbon de bois, divers produits volatils utilisables, entre autres l'acide acétique, l'acétone et l'alcool méthylique ou esprit de bois.
4^ Noir de fumée. — On appelle ainsi la variété de carbone pulvérulent qui se dépose à la surface d'un corps froid quand on le place dans une flamme riche en charbon.
Le noir de fumée est fort léger et d'un très beau noir: on l'emploie surtout en peinture et pour la fabrication des vernis ; il se fabrique en condensant dans de vastes chambres la fumée qui se dégage de la combustion incomplète des déchets de graisses ou de résines.
5^ Noir animal. — Le noir animal est le résidu de la calcination, en vase clos, des matières animales; on le fabrique souvent avec des os, il renferme alors une grande quantité de phosphate et de carbonate de calcium.
Le noir animal est susceptible de s'emparer de la plupart des matières colorantes en dissolution ; il décolore complètement le vin rouge, ainsi qu'un grand nombre de sucs végétaux,
On s'en servait beaucoup autrefois, à cause de cette propriété, pour purifier les sirops de sucres bruts.
On emploie le noir animal en agriculture, comme engrais, et pour fabriquer le cirage ordinaire.
Le carbone, à quelque variété qu'il appartienne, est absolument infusible et fixe ; on ne lui connaît pas de dissolvant.
169. Propriétés chimiques. — Les affinités du carbone sont à peu près nulles à froid ; à chaud, il brûle dans
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Toxygène en donnant l'anhydride carbonique CO- ; il se combine à la vapeur de soufre pour former le sulfure de carbone CS^ ; sous l'action de l'arc voltaique, il s'unit à l'hydrogène pour donner l'acétylène C^H^. Le fluor transforme le carbone amorphe en tétrafluorure CFP.
Avec certains métaux, et notamment les métaux alcalino-terreux, il forme directement des carbures définis CaC2, SrC2 et BaC^. La fonte et l'acier sont des- carbures de fer qui ne renferment qu'une très petite quantité de carbone.
Il réduit à chaud tous les oxydes métalliques, à l'exception seulement des oxydes alcalino-terreux, de l'alumine et de la magnésie : il se dégage alors de l'oxyde de carbone ou de l'anhydride carbonique.
ZnO + Cr=Zn + CO.
2CuO + C = Cu + C02.
En présence du chlore, il décompose même l'alumine, au rouge.
A1203 + 3C + 6C1 = 3C0 + APCie.
En présence de l'azote, il transforme les oxydes alcalins et alcalino-terreux en cyanures.
BaO + 3C + 2Az = CO + Ba(CAz)2.
Enfin, il décompose la vapeur d'eau en donnant de l'hydrogène, de l'oxyde de carbone et de l'anhydride carbonique, ainsi que presque tous les anhydrides ou acides oxygénés.
