ARTICLE IL

DES SEBSTAH’CE* SEUPLES MÉTAELIQUES,

OD DES MÉTAEX.

On donne le nom de métal à toute substance simple, solide ou liquide, presque complètement opaque, en général beaucoup plus pesante que l’eau (1), susceptible de recevoir un poli qui lui donne un brillant plus ou moins considérable , conductrice de la chaleur et du fluide électrique , pouvant se combiner, en une ou plusieurs proportions, avec l’oxygène, et donner naissance tantôt à des produits acides qui rvugissent l’infusum de tournesol , mais le plus souvent à des oxydes susceptibles de former, à quelques exceptions près , des sels avec les acides.

Les métaux se trouvent dans la nature : 1° à l’état natif; 2° combinés avec l’oxygène ou à l’état d’oxyde; 3° unis au soufre , au chlore , à l’iode ou à d’autres métaux; 4° à l’état de sel, produits qui sont presque toujours forn)és d’un acide et d’un oxyde métallique.

Les métaux connus aujourd’hui sont au nombre de quarante-sept. Plusieurs classifications ont été proposées pour faciliter leur étude; aucune, à mon avis, n’a rempli ce but d’une manière aussi satisfaisante que celle de M. Thénard , qui les divise en six classes fondées sur le degré d’affinité des métaux pour l’oxygène. Les caractères de plusieurs de ces classes ont le grand avantage d’appartenir à tous les métaux qui les composent, et d’être choisis parmi ceux qu’il importe le plus de retenir; en sorte qu’en se les rappelant, les histoires particulières des substances métalliques sont beaucoup plus courtes et moins fastidieuses ; c’est ce qui m’engage à adopter cette classification , en lui faisant subir toutefois les modifications qui sont le résultat du progrès de la science.

La 1'® classe renferme les métaux qui absorbent l’oxygène directement et à la température la plus élevée, en produisant des oxydes irréductibles par la chaleur. Ces métaux décomposent l’eau à la température ordi-

(1) Je dis en général , car on n’en connaît que deux qui soient plus légères que ce liquide.

DES SUBSTANCES SIMPLES MÉTALLIQUES , OU DES METAUX. 27 1 mirQ en se combinant avec l’oxygène , et dégagent l’hydrogène à l’état gazeux: ce sont le potassium, le sodium, le calcium, le baryum, le strontium et le lithium.

La 2® classe contient les métaux qui se comportent avec Voxygène comme les précédents et qui donnent des oxydes irréductibles par la chaleur de nos fourneaux. Ils ne décomposent plus Veau qu’entre 100 et 200": ce sont le magnésium, raluminium, l’yttrium, le glucinium, le thorinium , le zirconium , le cérium , le lanthane , le didyme, le manganèse, le zinc, le titane, l’uranium, l’erbium et le terbium.

La 3® classe est formée des métaux qui agissent sur Voxygène comme ceux des deux premières classes , qui donnent des oxydes irréductibles par la chaleur de nos fourneaux ; cependant les peroxydes de plusieurs d’entre eux, tout en étant irréductibles par le feu, peuvent perdre une portion de leur oxygène à une température très-élevée. Ils ne décomposent plus l’eau qu’à la température rouge, à moins que l’eau ne soit en présence d’un acide un peu énergique , car dans ce cas ils la décomposent-à froid, en dégageant de l’hydrogène. Ces métaux sont le fer, le cadmium, le cobalt, le nickel, le chrome et le vanadium.

La 4® classe renferme les métaux qui absorbent de l’oxygène à la température la plus élevée, qui donnent des oxydes se comportant au feu comme ceux de la classe précédente, qui ne décomposent pas l’eau A froid ni en présence des acides énergiques , mais qui la décomposent à la chaleur rouge; toutefois cette décomposition ne s’opère que lentement et difficilement par le bismuth, le plomb et le cuivre, alors même qu’ils ont été fortement chauffés. Ils ont une grande tendance à former avec l’oxygène des oxydes qui jouent le rôle d’acides. Les métaux de cette classe sont l’étain, le molybdène, le tungstène, l’antimoine , le tantale, le pélopium , le niobium, l’ilrnénium , le bismuth , le plomb et le cuivre.

La 5® classe est formée des métaux qui absorbent Voxygène à une température élevée, et dont les oxydes sont irréductibles à la chaleur de nos fourneaux ; ils ne décomposent l’eau ni à chaud ni à froid. Ces métaux sont l’osmium, le rhodium, l’iridium et le ruthénium.

La 6® classe est formée par des métaux qui peuvent absorber l’oxygène à une température déterminée, et dont les oxydes sont réductibles par une chaleur plus élevée; ils ne décomposent plus l’eau ni à froid ni A chaud : ce sont le mercure et l’argent.

La 7® classe contient les métaux qui ne peuvent plus absorber l’oxygène directement, ni à froid ni A chaud, dont les oxydes sont facilement

272 PUlùYIÈKE PARTIE.

réductibles par le feu, et qui ne décomposent plus l’eau à aucune leilipéralure: ce sont l’or, le platine et le palladium.

Si , au lieu d’examiner l’action de l’air et de l’eau sur les métaux , on avait mis ces corp§ en contact avec certains oxacides , on aurait vu que ceux des premières classes décomposent ces acides en leur enlevant de l’oxygène : tels sont le potassium , l’aluminium , le fer; tandis que ceux qui sont placés à la fin de l’échelle n’agissent pas de même : ainsi l’or et le platine ne décomposent pas les acides sulfurique et azotique. On peut encore ajouter, et toujours d’après le même principe, que les métaux des premières classes peuvent décomposer les oxydes des métaux rangés dans les classes inférieures : ainsi le potassium et le sodium, à des températures variables , enlèveront l’oxygène aux oxydes de zinc, de cuivre, etc.

Propriétés physiques des métaux. La couleur et Véclat des métaux varient presque dans chacun d’eux. Ils ne sont pas parfaitement opaques, d’après les expériences de Newton , puisque la lumière passe tà travers une feuille très-mince d’or, qui, après le platine, est le métal le plus pesant; cependant leur opacité est très-grande. Leur densité y d.\'\Q depuis 0,86507, la plus faible que l’on connaisse, celle du potassium, jusqu’à 21,53, la plus forte de toutes, celle du platine. Il en est de même de la ductilité et de la malléabilité, propriétés que certains métaux partagent à un très-haut degré, et dont plusieurs autres ne jouissent pas : on dit qu’ils sont ductiles, lorsqu’on peut en faire des fils plus ou moins minces en les passant à la filière; ils sont malléables, s’ils se laissent aplatir et donnent des lames par le choc du marteau ou par la pression du laminoir; ces propriétés augmentent si on chauffe les métaux. La ténacité, celte faculté qu’ont les fils métalliques de supporter un certain poids sans se rompre, varie aussi d*ins les différents métaux. Il en est de môme de la dureté. L'élasticité et la sonorité des métaux sont en rapport avec leur dureté. Ils ont une structure lamelleuse ou granuleuse. Quelques-uns d’entre eux sont odorants, principalement lorsqu’on les frotte. Ils sont en général tous bons conducteurs du calorique, et susceptibles d’être plus dilatés par cet agent que les autres corps solides; les uns sont facilement fusibles, les autres le sont difficilement; ceux-là seulement cristallisent assez aisément. Il y en a qui sont volatils, d’autres qui sont fixes. On ne connaît point de meilleurs conducteurs du fluide électrique que les métaux. Soumis à l’action d'une forte batterie composée de piles ou de bouteilles de Leyde, ils entrent en fusion et brûlent avec plus ou moins de rapidité et d’éclat, s’ils ont le contact de

DES SUBSTANCES SIMPLES MÉTALLIQUES, OU DES MÉTAUX. 273 rail’. On peut consiiUer à cet égard les expériences curieuses de M. Ciiildren (voy. Ann. de chim.j l. XCXVl).

Propriétés chimiques. Le gaz oxygène peut se combiner directement avec tous les métaux, excepté avec ceux de la septième classe : celte combinaison a lieu tantôt à froid, tantôt A chaud; elle est souvent accompa* gnée d’un grand dégagement de calorique et de lumière. Lorsqu’elle a lieu à la température ordinaire, elle se fait avec beaucoup plus de facilité si le gaz est humide que s’il est sec. Les métaux peuvent s’unir à l’oxygène en une, en deux, ou en un plus grand nombre de proportions, et donner naissance à un protoxyde, à un sesquioxyde, à un bioxyde, A un tritoxyde, ou à un acide; il y en a qui ne forment qu’un seul oxyde, d’autres qui en donnent deux, d’autres enfin qui en forment davantage.

Vhydrogène et le bore ont fort peu d’affinité pour les métaux. Le carbone se combine avec presque tous, etconslitue des carbures, donlquelques-uns sont employés dans l’industrie, tels que l’acier, la fonte, etc. Le soufre et le phosphore peuvent s’unir à tous les métaux, tantôt par des moyens directs, tantôt par des moyens indirects. L’iof^e se combine, à l’aide de la chaleur, avec presque tous les métaux, et forme des iodures. L’action du brome sur les métaux ressemble beaucoup à celle du chlore; il en résulte des bromures.

Le chlore gazeux s’unit presque à tous les métaux, même à la température ordinaire, et donne des chlorures; les phénomènes qui accompagnent la formation de ces composés diffèrent : tantôt elle a lieu avec dégagement de calorique et de lumière, tantôt elle n’est accompagnée d’aucune flamme.

Le gaz azote n’exerce aucune action sur les métaux; on peut cependant le combiner par des moyens indirects avec le potassium , le sodium et le cuivre, et peut-être avec l’or, le platine et l’argent.

Varsenic contracte avec les métaux diverses combinaisons , qui sont assez abondantes et assez communes pour que les anciens chimistes aient donné à l’arsenic le nom de minéralisateur.

Vair atmosphérique agit sur eux comme le gaz oxygène, mais avec moins d’énergie; en outre, comme l’air contient un peu d’acide carbonique et de l’eau en vapeur, il se passe d’autres phénomènes : l’oxyde métallique formé absorbe l’acide carbonique dans certaines eirconstances, et se transforme en carbonate; l’iiumidilé atmosphérique se décompose dans quelques cas; son oxygê^ie oxyde le métal, tandis que son liydrogène s’unit à l’azote de l’air, et produit de l’ammoniaque qui reste dans l’oxyde : ce fait, annoncé d’abord par Ausiin, a été l’objet des recherches de MM. Chevallier et Collard de Marligtiy, qui ont retiré de I. * 18

rammoniaqiie des oxydes de fer et de zinc, obtenus dans les laboratoires en faisant agir l’air liiimide sur les métaux, et de plusieurs oxydes de fer naturels {Journ, de chim. méd., t. III).

Les métaux sont insolubles dans Veau; plusieurs la décomposent, comme je l’ai dit en exposant les caractères de chacune des sept classes.

Le bioxyde d’Mjdrogène n’agit point ou agit à peine sur le fer, l’étain, l’antimoine et le tellure. L’argent, le platine, l’or, l’osmium, le palladium, le rhodium , l’iridium, le plomb, le bismuth et le mercure, très-divi- ' sés, décomposent ce liquide sans éprouver d’altération, à la température ordinaire, et en dégagent tout l’oxygène, en sorte qu’il ne reste que de • l’eau. Le cobalt, le nickel, le cadmium et le cuivre, ont une action trèsfaible. On ignore comment l’urane, le titane, le cérium, le baryum, le strontium, le calcium, le lithium et le magnésium, se comporteraient avec ce bioxyde. Le molybdène, le tungstène, le chrome, très-di visés, le potassium, le sodium elle manganèse, le décomposent, en s’emparant d’une partie ou de la totalité de son oxygène.

Les acides formés par l’oxygène et par un autre corps, par exemple les acides borique, carbonique, phosphorique, sulfurique, sulfureux, azotique, etc., ne peuvent se combiner avec les métaux qu’autant que ceux-ci sont oxydés à un degré déterminé. Il est des acides qui peuvent oxyder un certain nombre de métaux à toutes les températures, par exemple l’acide azotique; toutefois, si cet acide était très-concentré, il n’attaquerait pas quelques métaux, tels que l’étain, le fer, le plomb, l’argent, etc. (Braconnot); quelques-uns n’en déterminent l’oxydation qu’à un certain degré de chaleur, enfin il en est qui n’agissent point sur eux. Lorqu’un des acides, privé d’eau, cède de l’oxygène à un métal , cet oxygène provient nécessairement d’une portion d’acide qui a été décomposée; tandis que si l’acide contient de l’eau, l’oxygène qui se porte sur le métal peut appartenir à l’acide, à l’eau, ou à tous les deux à la fois. On reconnaît que c’est l’eau qui a été décomposée s’il se dégage du gaz hydràgène; si le métal a été oxydé aux dépens de l’acide, il se dégagera du gaz acide sulfureux, du gaz bioxyde d’azote, ou bien le corps simple qui entre dans la composition sera mis à nu; enfin, si l’acide et l’eau ont été décomposés, ce qui n’a lieu que pour les acides azotique et azoteux, il se produira de Vazotate d’ammoniaque, l’hydrogène de l’eau s’étant uni avec une portion d’azote des acides azotique ou azoteux. , Pour ce dernier cas, MM. Kuhlmann d’abord, puis MM. Fordos et I Gélis, ont reconnu : que tous les métaux qui peuvent décomposer l’eau sous l’influence d’un acide, tel que ceux des trois premières classes,^

DES SUBSTANCES SIMPLES MÉTALLIQUES , OU DES MÉTAUX. 275 fournissent de l’ammoniaque; que c’esl en opérant clans un mélange réfrigérant et en employant de Vaààe très-étendu, qu’on obtient le maximum de production {Annales de c/im/e , juillet 1843).

Il est des acides liquides dans la composition desquels entre l’oxygène, par exemple certains acides végétaux qui dissolvent quelques métaux sans leur céder de l’oxygène ; mais alors le métal s’oxyde aux dépens de l’air atmosphérique.

L'oxyde résultant de ces actions diverses peut être au premier, au second ou au troisième degré d’oxydation , et être susceptible ou non de se combiner avec la portion d’acide non décomposée.

Les acides gazeux composés d’ hydrogène et d’un corps simple non métallique , par exemple les gaz acides chlorhydrique, brombydrique, iodhydrique, sélenhydrique, sulfhydrique, etc., ne peuvent pas oxyder les métaux, puisqu’ils ne contiennent pas d’oxygène quand ils sont parfaitement secs; cependant ils peuvent être décomposés par certains métaux, l’hydrogène est mis à nu , et le chlore, le brome, l’iode, le sélénium ou le soufre, se combinent avec les métaux pour former des chlorures, des bromures , des iodures , des séléniures ou des sulfures. Il en est de même quand ces acides sont dissous dans l’eau ; cependant on pourrait admel Ire, dans ce cas, que l’eau est décomposée par quelques métaux qui s’empareraient de son oxygène pour s’unir ensuite à l’acide et former un sel; mais il est plus simple d’adopter, comme je viens de le dire, que le métal s’unit au chlore, au brome, à l’iode, au sélénium et au soufre, et que c’est l’hydrogène de l’acide qui se dégage.

L’action de Veau régale sur les métaux n’est pas toujours la même, d’après Gay-Lussac. L’or, le platine, l’iridium, l’osmium, et en général tous ceux qui ont peu d’affinité pour l’oxygène, ne sont dissous que par \e chlore libre et non par l’acide chloroazotique (voy. Eau régale, p. 228). Si les métaux ont de l’affinité pour l’oxygène, ils se combinent ' avec le chlore, puis avec celui qui fait partie du gaz chloroazotique, qu’ils décomposent en chlore et en gaz bioxyde d’azote qui se dégage; il se forme donc des chlorures métalliques. On pourrait encore dire que, dans ces cas, trois équivalents d’oxygène de l’acide azotique se combinent avec trois équivalents d’hydrogène de l’acide chlorhydrique, qu’il se dégage du gaz bioxyde d’azote, et qu’il se forme trois équivalents de chlorure métallique.

Plusieurs métaux peuvent se combiner entre eux. et former des a/liages.

Les dissolutions alcalines faibles protègent certains métaux contre l’oxydation ‘.ainsi le fer, l’acier, le nickel et l’antimoine, ne s’oxydent pas

276 PREMIÊIIE PARTIE.

quand ils sont recouverls par ces liqueurs; il n’en est pas de même du bismuth, du zinc, du cadmium, du plomb, de l’étain, et surtout du cuivre; ce dernier métal s’oxyde même beaucoup plus promptement dans des liqueurs alcalines privées d’air, que lorsqu’il a simplement le contact de l’atmosphère, ce qu’il faut attribuer, d’après Vogel, à l’influence catalytique (force de contact, voy. p. 9), produite par les dissolutions alcalines {Journal de pharmacie, septembre 1838).

UES OlLYDES.

Les oxydes, appelés c/iawx par les anciens, sont des composés solides, d’une couleur variable, presque toujours différente de celle du métal qui entre dans leur composition; ils sont, en général, ternes et pulvérulents; cependant plusieurs d’entre eux peuvent être obtenus cristallisés soit en les faisant dissoudre dans du peroxyde de potassium chauffé jusqu’au rouge naissant, et en traitant le produit par l’eau, soit à l’aide des méthodes électro-chimiques proposées parM. Becquerel père; ils sont tous électro-positifs à l’égard des acides, qui au contraire deviennent électronégatifs (voyez Ann. de chim. , septembre 1832).

CAaM//es dans des vaisseaux fermés, quelques oxydes abandonnent tout leur oxygène; d’autres n’en perdent qu’une portion et passent à un de- , gré d’oxydation inférieur , enfin il en est qui ne s’altèrent pas ; ils sont presque tous fixes ; la plupart ne fondent qu’à une température trèsélevée. La lumière n’en décompose qu’un très-petit nombre. Soumis à l’action de la pile voltaïque, ils sont presque tous décomposés; l’oxygène se porte au pôle positif, et le métal est attiré par le pôle négatif. Ceux qui sont déjà saturés à' oxygène n’éprouvent aucune altération de la part de cet agent ni de celle de Vair ; un très-grand nombre de ceux qui sont • peu oxydés absorbent l’oxygène à des températures variables.

Le gaz hydrogène , le bore , le carbone, le chlore, le brome et Viode, peuvent décomposer un grand nombre d’oxydes à une température élevée; les trois premiers s’emparent, en général, de l'oxygène, donnent naissance à de l’eau, à de l’acide borique, à du gaz acide carbonique, ou à du gaz oxyde de carbone, et le métal est mis à nu. Le gaz oxyde de carbone, se trouvant en contact avec l’oxyde métallique, continue à s’emparer de l’oxygène de l’oxyde pour former de l’acide carbonique; mais, à son tour, celui-ci est incessamment ramené à l’état de gaz oxyde de carbone ; c’est ce qui permet d’expliquer, d’après M. Leplay, la possibililé d’opérer la réduction des oxydes par le charbon, alors même que ^ l’oxyde et le charbon sont séparés l’iin de l’autre , pourvu qu’ils soient j