PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DU RISMUTH

Propriétés pliysî«iiies.

Le bismuth est un métal blanc brillant avec un reflet rougeâtre. Il est cassant et facile à réduire en poudre. Il offre une structure lamelleuse et une grande tendance à cristalliser. Le bismuth natif est cristallisé en octaèdres dérivés du cube (Ilaüy) ; les cristaux obtenus artificiellement sont des trémies formées de rhomboèdres très voisins du cube (Rose); ils sont ordinairement recouverts d’une couche très mince d’oxyde, qui donne au métal de belles teintes rouges, bleues et vertes.

La cristallisation du bismuth n’est belle et régulière que lorsqu’il est très pur, surtout exempt d’arsenic et de soufre.

Pour obtenir de beaux cristaux, on peut opérer de la façon suivante : on fait fondre le métal, puis on ajoute une petite quantité de nitre et on chauffe à une température suffisante pour que ce sel dégage lentement de l’oxygène, qui oxyde le soufre et l’arsenic. On reconnaît que le métal est suffisamment pur lorsque une petite quantité maintenue au rouge et agitée se recouvre d’une pellicule verte ou jaune d’or.

On coule alors le bismuth dans un creuset de terre préalablement chauffé qu’on recouvre d’une plaque de tôle sur laquelle on met quelques charbons allumés pour éviter que le métal ne se refroidisse trop rapidement. Lorsqu’une grande partie s’est solidifiée, on perce la croûte superficielle avec un charbon incandescent ou un fer rouge, et on décante la partie liquide. On trouve généralement dans le creuset des cristaux irisés qui ont souvent deux ou trois centimètres d’arête.

M. Spring a pu faire cristalliser du bismuth en le soumettant à une très forte pression.

M.F. Daniell(Annaies de Chimie et de Physique, 2' série, t. II, p. 284), en exposant a l’action de l’acide nitrique faible un culot de bismuth qui avait été fondu dans un creuset sans aucune précaution particulière, remarqua qu’il était recouvert, peu de jours après, sur toute sa surface, de petits cubes qui, d’ailleurs, étaient disposés les uns par rapport aux autres, comme le sont ceux que l’on remarque dans les cristallisations artificielles de ce métal.

La ténacité du bismuth est telle qu’une tige de 2 millimètres de diamètre peut soutenir un poids d’environ 14,19 k-ilogrammes (Muschenbrœck). Sa dureté est égale à 7.

La densité du bismuth solide est égale à 9,799; si on le martèle avec précaution, elle peut aller jusqu’à 9,8827. Lorsqu’on soumet ce métal à des pressions croissantes, sa densité, au lieu d'augmenter, diminue graduellement; et pour

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des pressions équivalentes a 50,000, 75,000 et 100,000 Jiilogrammes, elle devient successivement 9,779, 9,665, 9,556 (Scheerer et Marchand).

On admet généralement que le bismuth liquide est plus dense que le bismuth solide, de telle sorte que ce métal se dilate beaucoup en se solidifiant. Ce fait a été mis en évidence par l’expérience suivante : on aspire dans un long tube de verre du bismuth fondu ; parle refroidissement de la colonne métallique, il arrive fréquemment que le tube de verre est brisé. Quand cela a lieu, la rupture du verre est toujours longitudinale et le tube se divise en un grand nombre de lamelles suivant la génératrice, ce qui montre que la pression produite est normale à cette génératrice. (D. Bœttger, Dingl. polyt. Journal, t. CCXII, p. 441).

Cependant, plusieurs auteurs ont trouvé que le bismuth solide était plus dense que le bismuth liquide.

D’après M. Tribe, le métal ne se dilate pas pendant la solidification qui commence par les couches inférieures sans que jamais les parties solides remontent à la surface (Jour. Chim. soc., 1868, t. VI, p. 71).

MM. W. Ch an dler Roberts et T. Wrighton ont trouvé que la densité du bismuth solide était égale à 10,055, tandis que celle du métal liquide était 9,82 [Ann. chim. etphys. (5), t. XXX, p. 275).

M. C.-W. Hayser a constaté la dilatation du bismuth par solidification, mais il a trouvé que le phénomène n’avait plus lieu lorsque ce métal était aUié à 10 p. 100 de plomb [Deutsch. Chem. Gesell,, 1869, p. 309).

La dilatation du bismuth pour 100 degrés est égale à 0,0040, avec une incertitude qui s’élève au cinquième de la valeur totale (Kopp., Ann. Chim. et Phys. (3), t. XXXIV, p. 339). MM. Calvert et Johnson ont trouvé pour coefficient de dilatation le nombre 0.001341.

Le bismuth fond à + 247 degrés. Une fois fondu, il se refroidit jusqu’à + 242 avant de se solidifier (Creighton). Le point de fusion de ce métal serait 264 degrés d’après Rudberg, et 268 degrés suivant M. A. Von Riemdyk {Chem. News, t. XX, p. 32).

Soumis à la température de 30 degrés du pyromètre de Wegwood, le bismuth se réduit en vapeurs. Un gramme de métal purifié mis au milieu du charbon dans un petit creuset bien luté et exposé à cette température au fond de la moufle du fourneau à coupelle, ne pesait plus que 665 milligrammes après trois heures d’exposition ; 296 milligrammes trois heures après, et était totalement évaporé après trois nouvelles heures de chauffe (Chaudet, Ann. de Chim. et de Phys. (2), t. IX, p. 397).

Despretz a volatilisé ce métal sous l’influence d’un courant de 600 éléments Bunsen. Il émet des vapeurs très sensibles dans le vide à la température de + 292 degrés (Demarcay).

Le bismuth conduit assez mal l’électricité. Mathiesen a donné comme pouvoir conducteur le nombre 1,19 à -|- 14 degrés, celui de l’argent à 0° étant égal à 100.

Matteucci, dans une série de mémoires très remarquables, montre que la conductibilité de ce métal est différente, suivant les directions [Comptes rendus, t. XL, p. 541 et p. 913; id. t.XLII, p.ll33). Pour se procurer des tiges de bismuth suffisamment longues, ayant en tous points le clivage parallèle ou perpendiculaire à la longueur, il faisait refroidir très lentement une couche de métal pur,

haute de 20 à 25 millimètres dans une large assiette de terre. Pour distinguer les deux espèces de tiges il se sert de la position qu’elles prennent entre les tiges d’un électro-aimant ; il nomme tiges équatoriales celles dans lesquelles le clivage est parallèle à la longueur, et axiales celles dans lesquelles il est perpendiculaire à cette même longueur.

Les déterminations relatives à la conductibilité ont été faites à l’aide d’un galvanomètre différentiel permettant de distinguer 4 centimètres d’un fil de cuivre de 2““*,50 d’épaisseur, ajouté à l’un des circuits.

En appelant 1 le pouvoir conducteur du bismuth axial, celui du cuivre a été trouvé être 56,40 dans une première expérience et 58,09 dans une seconde. Avec le bismuth équatorial, les nombres trouvés dans les deux expériences correspondantes étaient 48,90 et 48,91.

La compression développe dans le bismuth des différences semblables. La conductibilité a été trouvée plus grande parallèlement à la direction suivant laquelle le métal a été comprimé que normalement à cette direction.

Les différences de conductibilité qu’on trouve dans le bismuth cristallisé ou que la compression y développe ont donc une relation déterminée avec les positions d’équilibre que ce métal prend entre les pôles d’un aimant.

La conductibilité électrique du bismuth fondu est plus grande que celle du bismuth solide. Cette propriété découverte par Matteucci, a été depuis vérifiée par M. Mathiesen, qui l’attribue à la contraction qu’éprouve le métal en fondant.

La conductibilité calorifique dans l’air, d’une barre de bismuth de 6 millimètres d’épaisseur, a été trouvée égale à 1,8, celle de l’argent étant 100,0 (Wiedeman et Franz).

Matteucci (toc, cit.) a trouvé que la conductibilité était différente, suivant qu’on envisageait une direction parallèle ou perpendiculaire au clivage principal.

Pour étudier cette différence, il utilisa les barres équatoriales et axiales qu’il avait fabriquées en vue de ses recherches sur la conductibilité électrique. Ces barres, couvertes d’une couche de cire, furent plongées par une extrémité dans du mercure chauffé à -f- 150 degrés. La différence de conductibilité fut bientôt manifeste et dans le même sens que pour l’électricité. Voici la longueur des couches de cire fondue dans des expériences correspondantes :

Bismuth équatorial. 13,Si 14,64 13,30 14,20

Bismuth axial. 12,20 13,59 14,43 13,70

Ces résultats ont été récemment vérifiés par M. Janmetaz {Ann. de Chim. et de Phys. (4), t. XXIX, p. 39).

Le bismuth cristallisé est doué de propriétés thermoélectriques intéressantes étudiées par MM. Svanberg et Franz, puis vérifiées par M. Matteucci.

Avec deux tiges axiales, le courant thermoélectrique est dirigé de la tige chauffée à l’autre, dans le point de contact; avec les tiges équatoriales on a un courant thermoélectrique de la première à la seconde dans le point de contact.

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On développe des phénomènes semblables dans le bismuth par la compression.

Mais il a été impossible de les observer dans le métal à l’état liquide.

Le bismuth est diamagnétique; son magnétisme spécifique en volume est égal à — 22,67, celui de l’eau étant égal à — 1 (E. Becquerel) ; à — 220,00, celui de l'eau étant égal à —10 (II. Becquerel).

Dans un barreau de bismuth de masse égale à l’unité, une force magnétisante égale à l’unité développe une polarité magnétique dont le moment est représenté en valeur absolue par

dans les mêmes conditions le moment magnétique développé dans l’unité de masse du fer doux est égal à

le rapport des deux nombres est sensiblement égal à 1 sur 3,800,000 (Expériences diamagnétiques, par M. H. Christie, Pogg, ann., t. GUI, p. 577).

Le pouvoir diamagnétique du bismuth comprimé n’est pas le même que celui du bismuth non comprimé.

Un cylindre comprimé parallèlement à son axe et suspendu entre les pôles d’un électroaimant oscille plus rapidement qu’un cylindre semblable comprimé transversalement ou non comprimé. Les nombres trouvés pour la durée moyenne de dix oscillations sont respectivement 30 et 40 (Recherches expérimentales sur le diamagnétisme, par M. Ch. Matteucci, Annales de Chimie et do Physique (3), t. LVI, p. 196).

Le spectre du bismuth fourni par l’étincelle de la bouteille de Leyde est caractérisé par les raies suivantes : (! = vive ; ! ! = très vive ; ! ! ! = extrêmement vive) 612,9!; 605,71; 586,21; 581,6; 571,7; 545,0 1; 527,0 11; 520,811 ; 514,4!!!; 512,4 ! ! ; 499,3 ! ; 472,2 ! ! ! ; 456,0 ; 430,0 ; 425,9.

L’étincelle donne dans les solutions les raies suivantes : 355,2 ! ; 520,8 ; 472,2111; 411,8.

Propriétés cliimitiues.

Le bismuth froid s’oxyde lentement à l’air ; mais cette oxydation n’est que superficielle. Chauffé à quelques degrés au-dessus de son point de fusion, il se recouvre d’une couche d’oxydule : au rouge, il se forme surtout du protoxyde qui s’étend à la surface du métal en une pellicule verte ou jaune d’or s’il est pur, rouge, violette ou bleue s’il est impur (Quesneville) ; si on l’enlève au fur à mesure qu’elle se forme, l’oxydation continue et tout le métal se convertit en oxyde.

Suivant Schœnbein, l’ozone attaque le bismuth et le transforme en acide bismuthique.

Maintenu dans l’eau purgée d’air, il n’est pas attaqué ; mais, si l’eau est aérée il s’oxyde, puis l’oxyde formé se combine à l’acide carbonique et il se sépare des paillettes cristallisées de sous-carbonate.

Le bismuth décompose la vapeur d’eau à la chaleur blanche avec la même énergie à peu près que le plomb (Régnault).

Le soufre fondu l’attaque facilement, et donne, suivant les proportions, le sous-sulfure BiS* ou le trisulfure BiSL

Le sélénium, dans les mêmes circonstances, donne le séléniure BiSe^.

Le bismuth a peu d’affinité pour le phosphore; lorsqu’on projette des fragments de celte substance dans du bismuth fondu, on obtient un métal qui donne au chalumeau une petite flamme verte ; ce métal ne renferme que 4 p. 100 de phosphore (Pelletier).

L’arsenic a pour le bismuth aussi peu d’affinité que le phosphore ; en soumettant l’alliage des deux corps à l’action de la chaleur, on chasse l’arsenic et le résidu de bismuth fondu ne retient que 1/15 de ce corps (Bergmann).

Le chlore.se combine directement au bismuth; si l’on modère l’action, on •obtient le chlorure Bi CP ; s’il y a excès de chlore, il se forme un trichlorrue Bi CP.

Le brome l’attaque violemment pour donner le bromure BiBr’.

L’iode se combine au bismuth pulvérulent et chauffé, le résultat de la réaction est l’iodure BiP.

Les acides chlorhydrique et sulfurique froids, n’attaquent que très lentement le bismuth ; l’acide sulfurique chaud le dissout plus rapidement avec dégagement d'acide sulfureux.

L’acide nitrique et l’eau régale L’attaquent violemment ; si l’on emploie l’acide de 1,4 de densité l’attaque est toujours très vive ; mais si on le touche avec une lame de platine il devient passif, l’attaque cesse pour ne recommencer que lorsque le contact du platine cesse; toutefois, pendant cette passivité, le bismuth se recouvre d’une couche brune d’oxyde (Andrews).

Chauffé avec un mélange de chlorate de potasse et d’azotate de potasse, il s’oxyde avec une telle énergie que le mélange peut détoner violemment.

Le bismuth calciné avec un mélange de chlorate de potasse et de potasse donne naissance à des bismuthates de potasse (Jacquelain).