PRÉPARATION

Pour fabriquer le sodium sur une grande échelle, II. Deville a eu recours à la méthode de Brunner, en se servant des récipients perfectionnés dus à MM. Donny et Mareska.

Dans ses premières expériences de laboratoire, il a constaté tout d’abord que la condition essentielle de réussite, c’est que la quantité de charbon introduite dans le mélange soit en léger excès, et que surtout on y ajoute une matière inactive destinée à le maintenir pâteux pendant l’action du feu. C’est à quoi on arrive en ajoutant au carbonate de soude une certaine quantité de craie pulvérisée.

SODIUM

Le mélange suivant donne d’excellents résultats :

Carbonate de soude... 717

Charbon-.. 175

Carbonate de chaux. 108

On prend le carbonate de soude desséché, le charbon et la craie pulvérisés, on en fait une pâte sèche avec de l’huile que l’on calcine dans une bouteille à mercure coupée qui sert de creuset et que l’on bouche convenablement. La matière grise et poreuse est concassée et introduite dans l’appareil, puis chauffée comme dans la préparation du potassium, sans qu’il soit toutefois nécessaire d’élever la température aussi haut. En opérant sur 1200 à 1400 grammes de matière, on peut obtenir jusqu’à 400 grammes de sodium brut très beau et très malléable. Il ne reste dans la bouteille que de la chaux et un peu de charbon.

Dans le travail en grand, on simplifie beaucoup la confection des mélanges et l’on simplifie leur traitement en remplaçant le charbon de bois par la houille. La composition qui réussit le mieux est la suivante :

Carbonate de soude. 30 kilogrammes.

Houille. 13 —

Craie. . 5 —

Le carbonate de soude provient des cristaux de soude fortement séchés et réduits en poudre fine. On ne peut les remplacer par le sel de soude. Pour qu’un mélange soit bon, il faut qu’il ne fonde pas à la température où se fait le sodium, à ce point de devenir liquide et de mettre obstacle au libre dégagement des gaz. Cependant il doit pouvoir prendre l’état pâteux, de manière à venir se mouler sur la paroi inférieure du vase de fer. La chaleur latente considérable qu’exigent l’oxyde de carbone et le sodium pour se développer à l’état gazeux est une cause de refroidissement qui empêche l’altération du fer.

La houille doit être sèche et à longue flamme. On doit employer de préférence la houille de Charleroi. Elle agit comme réducteur, et les gaz hydrocarbonés qu’elle dégage entraînent les vapeurs de sodium dans les récipients en les soustrayant à l’action de l’oxvde de carbone.

La craie recommandée par Sainte-Claire Deville, est la craie de Meudon, préalablement desséchée.

Les trois matières doivent être pulvérisées et tamisées, mélangées à la main, et tamisées de nouveau, de manière à former un mélange très intime, qu’on doit traiter aussitôt, afin d’éviter qu’il n’absorbe l’humidité de l’atmosphère. Il est très avantageux de calciner préalablement la masse; on parvient ainsi à en diminuer le volume de près de moitié.

H. Sainte-Claire Deville donne dans son mémoire la description de deux méthodes de production du sodium, qu’il a successivement utilisées. La première consiste à opérer la réduction du carbonate de soude dans des bouteilles

à mercure; dans la seconde, l’illustre chimiste a eu recours à des cylindres de fer de grande dimension. Nons reproduirons ici, en la résumant, la description de ces deux méthodes :

1° Fabrication en bouteilles à mercure. — L’appareil se compose du fourneau, de la bouteille à mercure qu’on y chauffe, de l’appareil pour la condensation du sodium.

Le fourneau a la forme d’une cuve parallélipipédique GC, dont les parois sont en briques réfractaires, dont la grille G est à barreaux mobiles, et qui communique par une partie supérieure avec une cheminée d’un bon tirage. Le carneau F est muni d’un registre R, on charge le coke au moyen de deux ouvertures latérales placées en 0.

Fig. 1.

Il est important de ménager une ouverture à 10 centimètres au-dessus de la grille afin de maintenir plein de charbon l’espace compris entre la grille et la bouteille et d’empêcher le fer de brûler. La partie antérieure du fourneau porte une ouverture carrée, garnie d’une plaque de fonte épaisse et percée d’un trou par lequel le tube T pourra faire saillie hors du fourneau.

La bouteille à mercure est maintenue en place par deux briques réfractaires K, taillées à leur partie supérieure en forme de cylindre. Elles ont 20 centimètres de haut. Dans le sens horizontal, il doit y avoir 12 centimètres de distance entre la bouteille et les parois de la cuve.

Le tube T en fer est solidement fixé à la bouteille. Il doit avoir 7 à 8 centimètres de longueur et faire une saillie d’à peine 8 à 10 millimètres en dehors du fourneau. Celte partie est rendue conique pour qu’elle puisse entrer facilement dans l’ouverture du récipient.

Ce récipient est celui de Donny et Maresca, légèrement modifié. On prend

SODIUM

deux plaques de tôle de 2 à 3 millimètres d’épaisseur; on les coupe de manière à leur donner la forme indiquée par la figure 2. L’une d’elles A'reste plate sauf aux environs du point C où l’on pratique, au marteau, un col demi-cylindrique de 25 millimètres de diamètre intérieur. Ce cylindre se raccorde avec la surface plane par une surface conique aussi courte que possible. Cette disposition est représentée sur la figure 3 par une coupe suivant un plan passant par l’axe commun du cône et du cylindre et perpendiculaire à la surface des plaques. Les bords de la plaque A sont relevés de manière à former une saillie de 5 à 6 millimètres; on les adoucit à la lime de façon qu’ils joignent bien la plaque A'. On obtient ainsi une boîte bien fermée sauf én D et D' où l’appareil est entièrement ouvert, comme on le voit sur la figure 4.

Fig. 3. Fig. 4. Fjg. 5. Fie. 6.

La figure 5 représente un dispositif différent qui permet au sodium de s’accumuler dans le récipient. Une disposition plus rationnelle est indiquée par la figure 6. L’inclinaison du récipient permet alors l’écoulement du sodium par l’ouverture inférieure O', tandis que les gaz se dégagent par l’ouverture supérieure 0. Ajoutons enfin que les plaques du récipient sont maintenues en contact par deux fortes vis de pression V, Y (fig. 1).

Pour fabriquer le sodium, on commence par remplir entièrement les bouteilles avec le mélange, on y ajuste le tube T, et l’on introduit le tout dans le fourneau qu’on a préalablement rempli de coke allumé dans l’intervalle des deux supports KK. On achève de charger avec du coke froid et l’on ouvre le registre. Au début de l’opération, les gaz qui se dégagent de la bouteille sont abondants, colorés en jaune et forment au bout d’une demi-heure une fumée blanche. Il faut attendre pour mettre en place le récipient qu’une tige de fer froide introduite dans le I s’y recouvre de sodium. Bientôt, par suite de la volatilisation rapide du métal, le récipient s’échauffe assez pour que le sodium condensé vienne couler à l’extrémité D. Il tombe dans une bassine de fonte L contenant de l’huile lourde de schiste ou de naphte. Quand le récipient s’engorge, on le remplace par un autre préalablement chauffé vers 300 degrés. Si l’on emploie des récipients fermés, on attend qu’ils soient remplis, puis on les plonge dans une caisse remplie d’huile lourde, chauffée à 150 degrés.

Les plaques du récipient, après avoir été démontées, doivent être grattées avec un ciseau à froid, au-dessus d’une cuvette renfermant de l’huile de naphte où l’on fait tomber le sodium détaché par le ciseau. La distillation de ces déchets fournit une assez grande quantité de sodium pur.

Le métal, fondu sous une petite couche d’huile minérale qu’on décante au moment où le sodium est bien liquide, est moulé dans des lingotières. On l’obtient ainsi du premier coup dans un grand état de pureté ; il se dissout dans l’alcool absolu sans laisser de résidu.

La réduction du carbonate de soude doit être menée rapidement; elle ne doit pas durer plus de deux heures. On arrête l’opération dès qu’on voit baisser la flamme jaune qui sort des récipients. La température à laquelle il faut porter les bouteilles ne dépasse pas, d’après Rivot, celle des cornues de la Vieille- Montagne placées à la partie moyenne du four à zinc.

2° Fabrication continue du sodium en cylindres. — Dans le but de rendre industrielle la production du sodium, Sainte-Claire Deville s’est servi, pour la réduction jdu carbonate de soude, de tubes de fer T, étirés et soudés, de 120 centimètres de longueur, de 14 centimètres de diamètre intérieur, et d’une épaisseur de 10 à 12 millimètres ((ig. 8). La plaque de fer P qui ferme ces

Fig. 7.

tubes à leur extrémité antérieure a 2 centimètres d’épaisseur; elle est percée près d’un de ses bords d’un trou dans lequel s’engage, à vis ou à frottement dur un tube de fer L, long de 5 à 6 centimètres, de 15 à 20 millimètres de diamètre intérieur, terminé en forme de cône pour recevoir le récipient décrit plus haut, et de la même dimension que pour l’opération en bouteilles à mercure. L’ouverture béante du tube est fermée par un tampon de fer 0, terminé par un

SODIUM

crochet. C’est par là qu’on introduit le mélange, renfermé, quand il est froid, par des gargousses de papier ou de toile, de 8 centimètres de diamètre et de 35 centimètres de longueur.

Les tubes de fer ne doivent pas être chauffés à feu nu. On les enduit d’un lut résistant, enveloppé lui-même d’un manchon de terre réfractaire. Le four employé par H. Deville était un four à réverbère; les cylindres étaient disposés au-dessus du foyer, et la sole servait à calciner les mélanges. On conduit l’opération exactement comme dans la fabrication dans les bouteilles à mercure. Il n’y a de différence que dans le chargement et le déchargement.

Les gargousses renfermant le mélange sont introduites rapidement dans le cylindre dont on referme l’ouverture à l’aide du tampon 0. Au bout de quatre heures, la réduction est terminée. On jette un peu d’eau sur le tampon afin de le détacher plus facilement. On retrouve- les gargousses, avec leur forme, mais réduites à un diamètre de 2 à 3 cenlimètres et remplies d’une masse spongieuse formée d’un mélange de charbon et de chaux. On débarrasse le cylindre de ces résidus, puis on dégage l’ouverture du tube L à l’aide d’une tige de fer portée au rouge clair. Les gargousses neuves sont introduites dans le cylindre à l’aide d’une pelle demi-circulaire, et on les pousse rapidement vers l’intérieur avec un refouloir en fer. L’opération de celte façon est rendue continue, et l’on réalise une notable économie de main-d’œuvre et de combustible.

Réduction de la soude par le fer. — Avant de s’arrêter au procédé de réduction du carbonate de soude, que nous venons de décrire, H. Deville avait essayé de fabriquer le sodium par la méthode de Gay-Lussac et Thénard.

« J’ai pris, dit-il, 1000 grammes de soude, 1000 grammes de potasse caustique, que j’ai chauffés dans une bassine de fonte jusqu’à cessation de dégagement de vapeur d’eau ; j’y ai introduit, en agitant la matière, 200 grammes de chaux grasse bien vive, et enfin de la tournure de fer broyée dans un mortier et tamisée, en quantité telle, que le mélange bien brassé parût suffisamment compact, malgré la température rouge vif à laquelle il est soumis. On étale cette matière sur une lame de tôle, pour qu’elle se divise facilement par le refroidissement. On le mélange eneore avec une nouvelle et forte proportion de tournure de fer, et l’on introduit le tout dans une bouteille à mercure munie de son canon de fusil; on doit réserver à la partie supérieure un espace correspondant à 5 ou 6 centimètres de hauteur au moins, que l’on garnit avec de la tournure de fer seule. Cet appareil, chauffé à une température excessivement élevée, donne du sodium ou plutôt un alliage de sodium et de potassium, qui ne distille que lorsque l’appareil tout entier a une température bien voisine de la fusion du fer.

« Aussi, j’indique cette expérience comme pouvant réussir, parce que deux fois mon appareil a brûlé au moment où le métal alealin se produisait avec une abondance qui était une garantie d’un succès complet. »

Cet échec est d’autant plus regrettable, que le sodium et le potassium obtenus par ce procédé sont beaucoup plus beaux et plus purs que lorsqu’ils ont été obtenus par les carbonates alcalins, et par le charbon.

Réduction du sulfure de sodium par le fer. — Dolbear a obtenu du sodium en réduisant le sulfure par la limaille de fer à la température rouge. On ne peut se prononcer sur la valeur de cette méthode, qui n’a pas encore reçu la sanction de la pratique industrielle.

Usages du sodium.— Dans l’industrie, le sodium sert à réduire les chlorures d’aluminium et de magnésium, d’après la méthode de Wœhler, perfectionnée par H. Sainte-Claire Deville. On en fait un grand usage dans les laboratoires, en chimie organique, pour enlever aux radicaux hydrocarbonés le chlore qu’ils renferment. Amalgamé au mercure, afin de diminuer sa chaleur d’oxydation et d’atténuer par suite l’énergie des réactions, il est employé comme agent hydrogénant de certains composés organiques tels que les aldéhydes et les acétanes.