CHARBON DES MÉTÉORITES

Certains fers météoriques, notamment celui de Cranbourne (Australie, près Melbourne), d’Ovifak, etc., renferment de notables proportions de carbone. Ce carbone peut être libre ou combiné avec le fer : il s’y présente soit à l’état de carbone amorphe, soit à l’état de graphite pareil à celui qu’on retire de la fonte.

La présence du graphite dans la météorite de Cranbourne a été nettement démontrée par M. Berthelot {Comptes rendus, t. LXXllI, p. 494). Cette matière, traitée d’abord par l’acide nitrique pour séparer des fragments de pyrite qui s’y trouvent mélangés, puis oxydée à diverses reprises par le chlorate de potasse en présence de l’acide nitrique, a fourni un oxyde graphitique verdâtre semblable à celui qui dérive du graphite de la fonte et distinct de celui que donne la plombagine. Il semble donc que ce carbone ait été produit dans des circonstances analogues à celles où l’on obtient le carbone cristallisé de la fonte. La présence simultanée du sulfure de fer permet encore d’expliquer l’existence du graphite dans cette météorite par la réaction du sulfure de carbone sur le fer à haute température, hypothèse assez vraisemblable, puisque l’on sait que le sulfure de carbone peut lui-même, par sa décomposition, fournir une certaine dose de graphite.

Au contraire, les dépôts météoriques découverts par Nordenskiôld à Ovifak, où l’on a trouvé des masses de fer pesant 20 000 kilogrammes,"renferment du carbone spit libre, soit combiné, mais point de graphite susceptible de fournir un oxyde graphitique. Le carbone total dans ce minéral s’élève à 4,64 pour 100, dont 3,00 de carbone combiné et 1,64 de carbone libre (Daubrée, Comptes rendus, t. LXXIV, p. 1541). (Voir encore les analyses des fers météoriques de Lenarto, de Caille, etc., par M. Joseph Boussingault, et les études de M. Lawrence Smith sur le fer natif du Groënland, Ann. de Chim. et de Phys. (5), t. XVI, p. 452, etc.).

§ 3. GRAPHITES ARTIFICIELS.

On peut obtenir artificiellement le carbone graphite par des procédés divers.

1. Carbone de la fonte. — Le fer, sous la forme de fonte, renferme du carbone libre ou combiné. Dans la fonte blanche, il est entièrement combiné et, d’après M. Boussingault, la quantité maximum de carbone correspond à la formule Fe^G ; cette quantité ne dépasse pas 5 pour 100. Dans la fonte grise, au contraire, le carbone existe en même temps libre et disséminé dans l’intérieur de la masse.

dont il s’est séparé par refroidissement sous forme de paillettes liexagonales. La fonte grise refroidie brusquement présente l’aspect de la fonte blanche, parce que le carbone n’a pas eu le temps de se séparer à l’état cristallin pendant la solidification: inversement, une fonte blanche refroidie très lentement peut laisser déposer une partie de son carbone.

Les paillettes hexagonales du carbone de la fonte sont constituées par du graphite assez semblable au graphite cristallisé naturel : cependant l’oxydation de ce corps fournit, comme nous le verrons, un oxyde graphitique un peu différent d’aspect de l’oxyde de la plombagine. Dans le carbone séparé de la fonte par le chlore ou le biclilorure de mercure, la variété amorphe prédomine. Le manganèse, qui se combine aussi au carbone, ne fournit point de graphite, mais seulement du carbone amorphe (Berthelot).

Henri Sainte-Claire Deville a préparé du graphite en faisant passer sur du fer en fusion un courant de vapeur de chlorure de carbone.

MM. Troost et Hautefeuille, en mesurant les quantités de chaleurs dégagées par la chloruration, au moyen du hichlorure de mercure, de différentes espèces de fers ou de manganèses carbures, ont trouvé : 1“ que les fers carbures sont constitués avec absorption de chaleur à partir de leurs éléments; 2" que Luniou du manganèse et du carbone dégage au contraire une notable quantité de chaleur; sous ce rapport le carbure de manganèse MmC est comparable aux composés stables de la chimie minérale; 5“ que les combinaisons du fer, du manganèse et du carbone ont aussi lieu avec un grand dég.agement de chaleur {Comptes rendus, t. LXXX, p. 964).

2. Action de l’hydrogène naissant sur le carbone de la fonte. — Lorsqu’on dissout la fonte dans un acide, l’hydrogène dégagé réagit en partie sur le carbone et le transforme en carbures. Dette observation est déjà ancienne : à la fin du siècle dernier, Proust avait remarqué dans ces circonstances la formation de gouttelettes huileuses ; pour extraire la matière organique ainsi produite, il conseillait de faire macérer dans l’alcool le résidu charbonneux, puis de précipiter par l’eau la solution alcoolique.

M. Williams {Deustch. Chem. Ges., Yl, 850, et Bull. Soc. chim., XX, 441) a fiiit passer les gaz provenant de l’attaque de la fonte par l’acide chlorhydrique, à travers un tube refroidi, puis dans du brome. Les produits liquides condensés bouillaient depuis -|-9“,5 jusqu’à 155“. Ils présentaient une odeur alliacée, brunissaient à l’air et renfermaient du carbone, de l’hydrogène et du chlore. Les produits combinés au brome avaient des points d’ébullition compris entre 120“ et 179“.

M. Cloëz {Comptes rendus, f. LXXVIII, p. 1565) a présenté sur le même sujet une étude plus circonstanciée. Il opère sur une fonte manganésifere (Spiegel- Eisen) renfermant 0,04 pour 100 de carbone combiné, 0,06 de manganèse, plus des traces de soufre, de phosphore et de silicium. Cette fonte concassée a été dissoute dans de l’acide chlorhydrique additionné de deux volumes d’eau, et chauffé de 75“ à 90“. Les gaz dégagés traversent un flacon laveur à eau, puis une colonne de pierre ponce imbibée de sulfate de cuivre, puis un flacon laveur à brome. Dans le premier flacon on voit se condenser un liquide huileux plus léger que l’eau, représentant 0,01 du poids de la fonte. Ce liquide commence à bouillir à 120“,

Carbone.

Tin tiers du volume passe au-dessous de 140°, et le thermomètre monte ensuite à. 200°; le produit bouillant entre 118° et 124° est le caprjdène C*®1F®. Dans le flacon laveur à brome, on trouve du bromure de propylène G®H®Br®, mais point do bromure d’éthylène ; les termes supérieurs paraissent constitues par de l’heptylène bromé, C‘*H*°Br, et par du caprylène brome G‘®H‘®Br, bouillant vers lb0°. M. Gloëz a observé également l’existence d’un composé cristallisé volatil qui se dépose dans le premier Bacon.

La fonte grise ordinaire ne fournit que peu d’hydrocarbures huileux, et très peu de composés bromes : le carbone qu’elle renferme est loin d’être attaqué en totalité.

O. Graphite de l’oxyde de carbone. — Stammer [Pogg. Ann. LXXXII, p. 136), a observé la formation d’un charbon volumineux imprégné de fer lorsqu’on fait agir l’oxyde de carbone sur le sesquioxyde Fe^O^. La production de ce charbon a été longuement étudiée par M. Grüner {Comptes rendus, t. LXXlll, p. 28). D’après ce savant, lorsqu’on fait passer un courant d’oxyde de carbone sur du minerai de fer eliauffé vers 500° ou 400°, le sesquioxyde est réduit progressivement à la surface et se couvre d’un dépôt de charbon.

Avec le fer métallique, le résultat est le même, mais le dépôt charbonneux est d’autant moins abondant que le fer est plus pur. D’après M. Grüner, ce dépôt n’aurait pas lieu si l’on opérait avec du fer tout à fait exempt d’oxyde.

Si l’on remplace l’oxyde de carbone par l’acide carbonique, le dépôt de charbon n’a pas lieu. Enfin si, tout on faisant passer le courant d’oxyde de carbone, on élève la température jusqu’au rouge vif, la réaction ne se produit plus ; tout au contraire, le charbon déjà déposé se brûle. Ges réactions sont intéressantes : elles doivent se reproduire pendant le traitement du minerai de fer dans les hauts-fourneaux : sous l’influence de l’oxyde de carbone produit, du charbon doit se déposer sur le minerai à la partie supérieure, là où la température est relativement peu élevée : ce charbon favorise la réduction et brûle ensuite quand le métal parvient dans les régions inférieures très chaudes où se produit la fusion.

Le carbone de l’oxyde de carbone est volumineux, amorphe; il renferme 5 à 7 pour 100 de fer. Oxydé par le chlorate de potasse et l’acide nitrique, il se comporte, d’après M. Berthelot, comme le graphite de la fonte et laisse une trace d’oxyde graphitique {Comptes rendus, t. LXXIII, p. 494).

4. Graphite de la soude. — Dans la fabrication de la soude caustique, au moyen des liqueurs rouges, renfermant des dérivés cyanogénés, il se produit lorsque le liquide à évaporer atteint une température voisine du rouge, un graphite très divisé qui vient nager à la surface.

D’après Stingl {Deutsch chem-, Ges., t. Yl, 591, 1875), ce carbone laisse 21 pour 100 de cendres, soit 11,27 de sesquioxyde de fer, et 10,05 de silice : il proviendrait, non de la décomposition du cyanure de sodium, mais de l’oxydation du cyanure et du ferrocyanure qui fourniraient de l’oxyde de carbone et de l’oxyde magnétique; ces deux corps réagissant l'un sur l’autre produiraient à leur tour du carbone graphitique et du sesquioxyde Fe^'O^.

Suivant d’autres observations {Bulletin de la Soc. Chim.,WSlY, 191), le dépôt

26 ENCYCLOPÉDIE CllIMIQDE.

de graphite pendant la préparation de la soude, au moyen des eaux-mères du procédé Leblanc, aurait lieu même quand on opère avec des liqueurs exemptes de ferrocyanure de sodium. Au contraire on n’obtiendrait point de graphite, même en présence du ferrocyanure, lorsque l’évaporation se fait dans des bassines en argent, d’où il résulte que la formation du graphite pourrait être attribuée cà la fonte des chaudières qui sont d’ailleurs fortement attaquées.

Divers modes de production du graphite. — De petites quantités de graphite peuvent être décelées dans une multitude de réactions. (Voir pour tout ce qui suit le Mémoire de M. Berthelet, Sur les états du carboné{Ann. de chim. et de phys. (4), t. XIX, p. 592).

Lorsqu’un charbon de cornue brûlant dans l’oxygène est éteint brusquement sous l’eau, on constate à sa pointe l’existence d’une certaine dose de graphite formé sous la double influence de la chaleur et de l’oxydation. Le noir de fumée, produit résultant des oxydations incomplètes, contient aussi une trace de graphite qu’on peut caractériser par sa transformation en oxyde graphitique.

L’anthracite n’en contient pas : les carbones amorphes fortement chauffés dans une atmosphère d’hydrogène ne se changent pas en graphite. Le chlore au rouge blanc ne réalise pas davantage celte modification, non plus que la modification inverse du graphite en carbone amorphe.

L’arc voltaïque, au contraire, exerce sur les carbones divers une action depuis longtemps connue : nous avons dit que le diamant lui-même s’y changeait en graphite. Ce fait a été vérifié d’une manière plus précise par la transformation eu oxyde graphitique du dépôt noir formé sur des diamants soumis à l’influence de l’arc électrique.

Les charbons de cornue qui servent à produire la lumière électrique se recouvrent d’une grande quantité de graphite : le pôle positif, aux dépens duquel se fait le transport du carbone, en renferme beaucoup moins que le pôle négatif. Le charbon de sucre ramolli par la pile do 600 éléments de Despretz en contenait également beaucoup.

Puisque le diamant se change en graphite dans l’arc électrique, il était présumable que la transformation inverse n’aurait pas lieu : de fait, les charbons de cornue de l’arc électrique ne renferment pas trace de diamant. Si donc on réussit réellement à transformer dans ces circonstances le carbone amorphe en carbone cristallisé, ce sera par un simple phénomène de volatilisation : il est à remarquer d ailleurs que la volatilisation du carbone n’est point nécessaire pour réaliser le changement en graphite.

Le charbon séparé du gaz des marais par l’action de l’étincelle électrique renferme une faible dose do graphite; M. Berthelot pense que, dans ce cas, le carbone amorphe est dû à 1 action calorifique de l’étincelle, et le graphite à l’action électrique meme. Le cyanogène, dans des conditions pareilles, en fournit aussi une trace.

Les carbures d hydrogène décomposés par la chaleur seule ne produisent que du carbone amorphe, ou à 1 aspect métallique. Le carbone séparé d’un carbure pai l’action du chlore est aussi exempt de graphite.

L’éther iodhydrique, décomposé par la chaleur rouge, met en liberté un charbon riche en graphite. On retrouve ici, particularité remarquable, cette aptitude de

CARBOÎIE.

riode à déterminer des changements allotropiques, aptitude dont la transformation du phosphore blanc en phosphore rouge par l’iode, nous fournit un exemple saillant.

Le chlorure de carbone G*C1'' et le sulfure de carbone, traversant en vapeur un tube chauffé au rouge, y déposent du charbon amorphe mêlé de beaucoup de graphite.

Le carbonate de soude, décomposé par le sodium ou par le phosphore, laisse également un peu de graphite.

Le bore adamantin renfermant quelques centièmes de carbone, fournit du graphite par l’action d’une température rouge : si cette température est très élevée, le graphite est cristallisé et offre une apparence brillante qui pourrait faire croire à la présence du diamant; mais la transformation complète de ce carbone eno.xyde graphitique ne laisse subsister aucun doute à ce sujet.

En résumé, le carbone séparé des combinaisons hydrogénées prend en général uniquement l’état amorphe, tandis que les combinaisons avec le chlore, le soufre, le bore et l’oxygène laissent déposer par le concours d’une température très haute du carbone amorphe mêlé de doses plus ou moins considérables de graphite.