CHAPITRE PREMIER

§ 1. — DÉFINITION. ISOMÉRIE.

Caractères distinctifs des métalldides et des métaux.

11 ii’y a pas de ligne de démarcation nettement tranchée entre les métalloïdes et les métaux. De l’aveu de Berzelius, à qui est due cette classification des éléments en deux grandes séries, un certain nombre de corps simples, qui figurent au rang des métaux, devraient être groupés avec les métalloïdes. Les propriétés caractéristiques des métaux sont, d’après le chimiste suédois : « un éclat particulier, appelé l’état métallique, accompagné de l’opacité et de la propriété de conduire l’électricité et la chaleur ». Il y joint la malléabilité, la ductilité, et la conductibilité électrique ou calorifique; il remarque enfin que les métaux sont presque tous électro-positifs, et que le petit nombre de ceux qui sont électro-négatifs se rapprochent beaucoup des métalloïdes.

Au point de vue des propriétés chimiques, la distinction entre les deux groupes n’est guère plus satisfaisante. Les métalloïdes se transforment d’ordinaire en acides quand on les soumet à l’oxydation, tandis que les oxydes métalliques sont généralement basiques. Mais cette règle n’est applicable qu’aux métaux fortement électro-négatifs ; les oxydes supérieurs des métaux qui occupent un rang intermédiaire dans la série électro-chimique, possèdent des propriétés acides très marquées.

Dans le tableau des éléments rangés d’après la loi périodique, la distinction est aussi peu précise. Mendéléeff fait seulement observer que les métaux occupent d’ordinaire le commencement des séries.

Le seul caractère décisif qu’on puisse invoquer pour maintenir l’ancienne division des métalloïdes et des métaux, c’est l’existence des familles naturelles découverte par M. Dumas. Depuis ce mémorable travail, on ne peut méconnaître le faisceau unique formé par le groupement des quatre grandes familles de mé-

talloïdes. Tous les éléments qui ne sont pas compris dans celle série, doivent être considérés à part sous le nom de métaux. Jusqu’ici, on n’a pu les classer d’une façon satisfaisante, mais on peut prévoir qu’un certain nombre pourront entrer un jour dans les cadres tracés par M. Dumas, et que les autres formeront un ensemble de groupes parallèles. C’est ce qui ressort déjà de la classification des éléments en groupes, d’après la loi périodique. On voit de suite, à l’inspection du tableau, que les éléments de chacune des familles de M. Dumas occupent la tête des principaux groupes. D est probable qu’une élude plus approfondie dévoilera un jour de nouveaux rapports entre les métaux et les métalloïdes qui les précèdent d’après l’ordre de grandeur de leurs masses chimiques. Jusque-là nous adopterons, à titre provisoire, la classification empirique des éléments en métalloïdes et en métaux.

États isomériques.

Les métaux n’offrent pas d’exemple de ces changements d’états, accompagnés de modifications allotropiques, si bien étudiés par MM. Troost et Hautefeuille, et caractérisés par l’existence d’une tension de dissociation propre, différente de la tension maxima de la vapeur du corps en voie de transformation. Mais ils présentent des phénomènes de transformation allotropique, sans changement d’état, analogues aux modifications bien connues du soufre, du phosphore et du sélénium.

L’étain exposé aux grands froids des climats du Nord perd son éclat et devient gris. Dans ce nouvel état, il est cassant, friable, et son volume est considérablement accru ; sa densité n’est plus alors que 5,792 (Schertel) ou 5,952, au lieu de 7,3. Il suffit de chauffer légèrement l’étain, ainsi modifié, pour lui rendre son éclat; on le voit alors se contracter considérablement et reprendre sa densité normale.

Un cube de nickel qu’on dispose comme électrode négative d’un voltamètre, absorbe 165 fois son volume d’hydrogène, qu’il perd quand on l’abandonne sous l’eau, après l’avoir retiré du circuit. Quand le pain de nickel a servi à cinq ou six expériences de ce genre, il devient grenu, friable, et tombe bientôt en poussière (Raoult).

M. Moissan, en chauffant pendant quatre-vingt-seize heures, à 440 degrés, du sesquioxyde de fer dans un courant d’hydrogène, a obtenu du fer pyrophorique. Quand la réduction s’opère à 600 ou 700 degrés, la poudre grise de fer réduit n’est plus pyrophorique. L’amalgame de manganèse, distillé avec précaution, donne une poudre pyrophorique; mais, si la température s’élève un peu, le métal perd sa propriété de s’enflammer à l’air. Le chrome, provenant de la distillation de l’amalgame dans un courant d’hydrogène, est pyrophorique si, pendant l’opération, on a pris soin de ne pas dépasser la température de 350 à 355 degrés.

Le protoxyde de nickel réduit par l’oxygène à 230 degrés, donne un métal pyrophorique. Si Ton chauffe plus haut, le nickel obtenu ne brûle plus à Tair : c’est pourquoi la distillation de l’amalgame du nickel ne donne jamais de poudre pyrophorique. Le cobalt se comporte de la même façon.

Les phénomènes d’allotropie sont encore plus marqués pour quelques métaux obtenus par dépôt galvanique.

En soumettant à l’électrolyse une dissolution de 1 partie d’émétique dans 4 parties de chlorure d’antimoine, Gore a obtenu de l’antimoine amorphe dont la densité est comprise entre 5,25 et 5,44, tandis que celle du métal fondu est de 6,702 à 6,86. L’antimoine amorphe détonne par le choc ou par l’action de la chaleur en se transformant en antimoine cristallin; sa chaleur spécifique n’est plus alors que de 0,0543, tandis qu’elle atteignait 0,0631 avant d’avoir subi ce changement isomérique.

Wœhler, en électrolysantune dissolution d’azotate de plomb, a vu se déposer, au pôle négatif, des cristaux de plomb d’une couleur rouge de cuivre. Ces lamelles ne s’oxydent pas à l’air, elles se dissolvent dans l’acide azotique chaud. Quand on les humecte d’eau, elles se couvrent rapidement d’oxyde de plomb hydraté. Au contact d’une dissolution de perchlorure, elles se transforment instantanément en plomb gris. Chauffées dans l’hydrogène pur, elles fondent au-dessus de 200 degrés en un globule de plomb ordinaire. On ne sait pas encore si cette matière rouge doit être considérée cotnme un hydrure, ou comme une modification allotropique du plomb. Il n’est pas douteux, cependant, qu’une modification de ce genre ne se produise quand on électrolyse une dissolution de potasse dans une auge rectangulaire, dont l’une des parois est formée par une lame de plomb, reliée au pôle positif d’une pile de,Bunsen. Tout se passe d’abord régulièrement; l'hydrogène se dégage sur l’électrode négative de platine et l’oxygène se combine au plomb de l’électrode positive en donnant du plombite de potasse. Mais bientôt le plomb se dépose sur la lame de platine à l’état amorphe, en formant une volumineuse éponge. Le métal amorphe, lavé soigneusement et séché dans le vide, s’oxyde très rapidement à froid au contact de l’air; au bout d’une heure, il est entièrement transformé en oxyde jaune cristallin.

M. Schutzenberger, à qui est due la découverte de cette modification allotropique du plomb, a fait connaître une modification correspondante du cuivre. Il l’a obtenue par l’électrolyse d’une dissolution d’acétate cuivrique. Le métal obtenu a pour densité 8,0 à 8,2, alors que la densité moyenne du cuivre électrolytique ordinaire est 6,9. Il s’oxyde très vite à l’air, et instantanément dans l’eau chaude. L’acide azotique l’attaque avec dégagement de protoxyde d’azote presque pur; il est impossible d’attribuer ce phénomène à la présence d’hydrogène occlus ou d’hydrure de cuivre, car le métal ainsi modifié ne dégage pas d’hydrogène quand on le chauffe dans le vide à 100 degrés. Le cuivre allotropique se convertit en cuivre ordinaire dès qu’on l’échauffe; ce phénomène s’accompagne d’un notable dégagement de chaleur. M. Schutzenberger croit pouvoir conclure de ces faits à l’existence d’une modification spéciale du cuivre, dont le cuivre ordinaire serait un polymère.

L’ensemble de ces divers phénomènes conduit à envisager les métaux, dans leur état actuel, comme formés par une série de condensations moléculaires. On peut donc, avec M. Berthelet, les assimiler au carbone engendré dans les réactions pyrogénées.

Nous avons dit, dans la première partie de ce travail, que c’est à cette cause

qu’il faut attribuer l’irrégularité de leurs propriétés physiques. On a vu néanmoins que Mendéléeff et Lothar Meyer ont montré qu’un certain nombre de ces propriétés, telles que la fusibilité, la densité, la ductilité, etc., sont fonction de leur poids et de leur volume atomique. Nous n’y reviendrons pas, préférant donner le pas aux mesures thermiques, pour les raisons que nous avons exposées.