EN COLLABORATION AVEC M. FE1L

La minéralogie synthétique, c’est-à-dire la production artificielle des minéraux, présente, au point de vue de la science, un intérêt que tout le monde comprend, car elle jette le plus grand jour sur le mode de formation des substances minérales et permet de résoudre, relativement à leur composition, certaines questions que l’analyse chimique laisse souvent indécises.

En effet, le minéral qui paraît le plus pur contient presque toujours, à l’état d’interposition, des corps étrangers qui se trouvaient dans le milieu qui l’a formé: l’analyse est alors impuissante pour déterminer la composition réelle du minéral, tandis qu’une reproduction synthétique permet de distinguer les éléments constitutifs de ceux qui ne sont qu’accidentels.

Un grand nombre de minéraux ont été produits artificiellement par la voie sèche, par la voie humide et par les méthodes si ingénieuses de M. Becquerel ; les reproductions synthétiques prennent chaque jour une extension nouvelle, comme le prouvent les découvertes récentes de M. Hautefeuille.

Le corindon est peut-être le minéral qui a le plus exercé la sagacité des chimistes.

Tous les savants connaissent les beaux travaux qui ont été publiés sur les différents modes de cristallisation de l’alumine, par Ebelmen, de Senarmont, et ensuite par MM. II. Sainte-Glaire Deville et Caron, par M. Gaudin et par M. Debray *.

Nous avons pensé que, même après ces recherches remarquables, il nous serait encore permis d’intéresser l’Académie, en lui faisant connaître les procédés que nous employons pour produire de l’alumine différemment colorée et cristallisée, c’est-à-dire du rubis et du saphir, en masses suffisantes pour être employées dans l’horlogerie et pour se prêter à la taille des lapidaires.

Les méthodes que nous allons décrire pourront probablement s’appliquer à la production artificielle d’autres minéraux; sous ce rapport elles nous paraissent présenter un véritable intérêt scientifique.

Voulant nous rapprocher autant que possible des conditions naturelles qui ont déterminé probablement la formation du corindon, du rubis et du saphir, nous avons emprunté à l’industrie ses appareils calorifiques les plus énergiques, qui permettent de produire une température élevée, de la prolonger pendant longtemps et d’opérer sur des masses considérables ; en effet, nous avons agi souvent sur

f, On sait qu’en traitant à chaud le phosphate d’alumine et la chaux par l’acide chlorhydrique, M. Debray a obtenu à la fois l’apatite et l’alumine cristallisée,

20 pu 30 kilogrammes de matières que nous chauffions, sans interruption, pendant vingt jours.

C’est dans le four de l’usine Feil que nous avons disposé les expériences qui exigeaient la plus haute température. Lorsque nos essais demandaient une calcination prolongée, nous avions recours à un four à glaces que la Compagnie de Saint-Gobain a bien voulu mettre généreusement à notre disposition. Dans ce cas nos essais étaient dirigés par un chimiste très distingué, M. Henrivaux, qui, par sa surveillance intelligente, en assurait le succès; nous sommes heureux de lui adresser ici tous nos remercîments.

La méthode qui nous a permis de produire la plus grande quantité d’alumine cristallisée est la suivante :

Nous commençons par former un aluminate fusible et nous le chauffons ensuite au rouge vif avec une substance siliceuse ; dans ce cas l’alumine se trouve dégagée lentement de sa combinaison saline en présence d’un fondant et cristallise,

Nous attribuons la cristallisation de l’alumine à différentes causes ; soit à la volatilisation de la base qui est unie à l’alumine, soit à la réduction de cette base par les gaz du fourneau, soit à la formation d’un silicate fusible qui, par la combinaison de la silice avec la base, isole l’alumine, soit enfin à un phénomène de liquidation qui produit un silicate très fusible et de l’alumine peu fusible : tous ces cas se sont présentés dans nos essais ; mais le déplacement de 1 alumine par la silice nous paraît être le procédé le plus sûr pour opérer la cristallisation de l’alu-

Plusieurs aluminates fusibles se prêtent à ces différents genres de décomposition; celui qui, jusqu’à présent, nous a donné les résultats les plus nets est l’aluminate de plomb.

Lorsqu’on place dans un creuset de terre réfractaire un mélange de poids égaux d’alumine et de minium, et qu’on le calcine au rouge vif pendant un temps suffisant, on trouve dans le creuset, après son refroidissement, deux couches différentes ; l’une est vitreuse et formée principalement de silicate de plomb, l’autre est cristalline, elle présente souvent des géodes remplies de beaux cristaux d’alumine.

Dans cette opération les parois du creuset agissent par la silice qu’elles contiennent; elles sont toujours amincies çt souvent percées par l’action de l’oxyde de plomb : aussi, pour éviter la perte du produit, nous opérons ordinairement dans un double creuset.

L expérience que nous venons de décrire donne des cristaux blancs de corindon : lorsque nous voulons obtenir des cristaux qui présentent la couleur rose du rubis, nous ajoutons au mélange d’alumine et de minium 2 à 3 pour 100 de bichromate de potasse.

Nous produisons la coloration bleue du saphir en employant une petite quantité d oxyde de cobalt mélangé à une trace de bichromate de potasse.

Les cristaux de rubis ainsi obtenus sont ordinairement recouverts de silicate de plomb que nous enlevons de différentes façons, soit par l’action de l’oxyde de plomb fondu, soit par l’acide fluorhvdrique, soit par la potasse en fusion, soit par une calcination prolongée dans l’hydrogène, et eusuitè par l’action des alcalis et des acides ; mais, dans certains cas, nous trouvons dans les géodes des cristaux qui sont presque purs et qui présentent alors tous les caractères des corindons et

des rubis naturels; ils en ont la composition, l'éclat adamantin, la dureté, la densité et la forme cristalline.

« Nos rubis, en effet, rayent le quartz et la topaze; leur densité est de 4,0 à 4,1 : ils perdent, comme les rubis naturels, leur coloration rose lorsqu’ils sont fortement chauffés et la reprennent par le refroidissement : soumis à des lapidaires, ils ont été trouvés aussi durs que les rubis naturels et souvent même plus durs : ils usent très rapidement les meilleures meules d’acier trempé, il. Jannettaz a bien voulu soumettre nos rubis à des observations cristallographiques; au microscope d’Àmici, nos rubis, qui ont la forme de prismes hexagonaux, offrent dans leur intérieur une croix noire et des anneaux colorés sur les bords.

Les cristaux que nous montrons à l’Académie, et que nous avons fait tailler, n’ont pas encore l’éclat qu'exige le commerce, parce qu’ils ne présentaient pas au lapidaire des faces favorables au clivage et à la taille : mais voici des masses cristallines qui pèsent plusieurs kilogrammes, et dans lesquelles nous trouverons sans doute des cristaux pouvant être taillés facilement.

Nous décrirons actuellement la méthode qui nous a permis de produire les beaux échantillons de silicates cristallisés que nous mettons sous les yeux de l’Académie; les expériences que nous allons décrire se lient aux précédentes, car elles nous ont donné souvent des cristaux de corindon à côté des silicates cristallisés.

C’est au moyen des fluorures que nous avons produit les corps cristallisés, dont il nous reste à parler : en exécutant ces recherches, nous avons eu l’occasion d’apprécier toute la justesse des observations de M. Daubrée qui, le premier, a démontré le rôle important que le fluor a joué, comme minéralisateur, dans la formation des gîtes minéraux et des silicates ; ces vues se trouvent confirmées de nouveau par nos expériences.

Nous avons reconnu, en nous laissant guider par les travaux classiques de M. Henri Sainte-Claire Deville, que de tous les minéralisateurs le plus actif est peut-être le fluorure d’aluminium. Soumettant à une température rouge, pendant plusieurs heures, un mélange à poids égaux de silice et de fluorure d’aluminium, nous avons constaté que, par la réaction mutuelle des deux corps, il se dégage du fluorure de silicium et l’on obtient un corps cristallisé qui nous paraît être du dysthène, c’est-à-dire du silicate d’alumine.

D’après les déterminations de M. Jannettaz, ce corps se présente en cristaux aeiculaires biréfringents, qui éteignent la lumière obliquement par rapport à leurs arêtes ; ils appartiennent sans doute à l’un des systèmes obliques ; au prisme oblique à base rhombe ou au prisme doublement oblique. Ces cristaux nous ont offert la composition suivante :

Silice.47,65

Alumine. 51,85

Perte. 0,50

Cette composition se rapproche de celle du dysthènc naturel 1 .

1. Les cristaux que nous avons obtenus mineux ; ils pourraient donc appartenir à de Fribolite, Buchokite, Bamlile, Sillim

ne production très facile, mais ils ne sont pas voluiétés fibreuses de dyslhène décrites sous les noms

L’action du fluorure d’aluminium sur l’acide borique nous a donné un Dorate d’alumine cristallisé, qui correspond au dysthène.

Nous exécutons en ce moment une série d’essais, dans lesquels le fluorure d’aluminium agira sur d’autres acides minéraux.

Le fait important de la volatilité du fluorure d’aluminium, découvert par Henri Sainte-Claire Deville, nous a permis d’expliquer facilement les expériences dont il nous reste à parler.

Lorsqu’on chauffe, à une température très élevée et pendant longtemps, un mélange à poids égaux d’alumine et de fluorure de baryum, dans lequel on a introduit deux ou trois centièmes de bichromate de potasse, on obtient une masse cristallisée, dont l’étude présente le plus grand intérêt.

Si la calcination a été opérée dans un creuset recouvert d’un autre qui sert en quelque sorte de condensateur, on trouve dans les creusets deux sortes de cristaux : les uns, qui semblent s’être volatilisés, sont de longs prismes incolores, qui ont souvent plusieurs centimètres de longueur et qui présentent l’aspect des fleurs argentines d’antimoine; les autres sont des cristaux de rubis, remarquables par la régularité de leurs formes et leur belle coloration rose.

Les longs cristaux prismatiques et incolores sont formés par un silicate double de baryte et d’alumine, qui présente cette composition :

Baryte. 35,04

Alumine.30,37

Dans nos essais, ce silicate double est venu souvent cristalliser en prismes clinorhombiques assez courts, durs et transparents, qui ont la même composition que les longues aiguilles prismatiques et creuses, comme M. Terreil l’a reconnu.

M. Jannettaz a constaté que les longs prismes sont constitués souvent par quatre lames à faces parallèles formant les faces d’un prisme creux; ces lames sont minces, elles éteignent la lumière sous le microscope, ou plutôt elles laissent persister l’obscurité entre deux niçois, parallèlement à leurs intersections mutuelles; le plan des axes optiques est parallèle à ces intersections, elles se coupent sous des angles de 60°42' et 119°18'.

Il s’est donc produit, dans cette réaction curieuse, du corindon et un silicate double cristallisé ; ces deux substances cristallines résultent des transformations suivantes :

Dans la calcination du mélange d’alumine et de fluoi’ure de baryum, il s’est forme évidemment du fluorure d’aluminium et de la baryte.

Le fluorure d’aluminium, une fois produit, a dû agir de deux façons différentes.

Décomposé par les gaz du foyer, il a formé de l’acide fluorhydrique et du corindon qui a cristallisé sous l’influence des vapeurs.

Agissant en outre sur la silice du creuset, il a donné naissance à du silicate d alumine qui, en s’unissant à la baryte, a produit les beaux cristaux de silicate double d alumine et de baryte que nous présentons à l’Académie.

Telle est, selon nous, la théorie de la réaction.

Qu’il nous soit permis actuellement d’insister ici sur les conditions qui ont déterminé la cristallisation des deux corps, celle du corindon et du silicate double.

En jetant les yeux sur les échantillons que nous montrons ici, et qui présentent des cristaux si nets, on est frappé de la place qu'ils occupent dans les creusets ; ils semblent s’être volatilisés, et cependant, en les exposant aux températures les plus élevées de nos foyers, nous avons reconnu qu’ils sont absolument fixes.

C’est que les fluorures ne sont pas seulement des minéralisateurs puissants, ce sont aussi des composés qui donnent, comme on le disait autrefois, des ailes aux corps les plus fixes. Ne se rappelle-t-on pas, en effet, cette formation si remarquable du feldspath orthose produit artificiellement et trouvé dans la partie supérieure d’un fourneau à cuivre du Mansfeld? L’emploi du fluorure de calcium dans le lit de fusion du fourneau qui a produit ce feldspath permet de croire que le fluor est intervenu, dans ce cas, comme agent de transport.

C’est ce fait qui s’est présenté évidemment dans nos expériences, comme dans celles qui ont été exécutées si souvent par M. H. Sainte-Claire Deville; les agents de transport et de cristallisation du corindon et du silicate double sont également les composés fluorés que nous avons employés.

Il était à présumer que cette action du fluorure de baryum sur l’alumine, en présence de la silice, qui forme un silicate double cristallisé, rentrerait dans un phénomène général se rapportant à la décomposition des fluorures par différentes bases.

C est en effet ce que nous avons constaté ; dans une autre Communication nous décrirons des silicates doubles cristallisés qui se produisent dans les mêmes conditions que le silicate double d’alumine et de baryte : nous donnerons alors les formules générales de ces composés.

Tel est le résume de nos recherches ; il est probable que nos expériences, qui donnent, en masses considérables, des corps dont la dureté est comparable à celle du rubis naturel, seront utilisées d’un moment à l’autre par l’horlogerie et même par la joaillerie.

Nous dirons en terminant que, dans ce travail, le but que nous poursuivons est exclusivement scientifique; nous mettons, par conséquent, dans le domaine public les faits que nous avons découverts, et nous serons très heureux d’apprendre qu’ils ont été appliqués utilement à l’industrie. »