DU FER

Nous voici arrivés au métal qui a rendu les plus éminents services et qui a aidé à assouvir les plus grands crimes : le fer. C’est le premier des métaux pour l’utilité, comme c’est le plus dangereux par l’usage qu’on en peut faire. Les divers minerais de fer sont extrêmement répandus; mais ce métal peu fusible est difficile à purifier; on se borne au traitement des minerais les plus riches; ce sont les oxydes et les carbonates. Le peroxyde de fer se trouve dans la nature sous une infinité

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de formes. Tantôt cristallisé sous le nom de fer oligiste, il forme des montagnes entières; tantôt en masse rou' geàtre, il prend le nom d'oxyde rouge et d'hématite rouge; tantôt mêlé à Targile, au sable, etc., il forme, sous le nom de fer limoneux, des couches terreuses considérables. Le perox}'de est dans certaines mines naturellement uni au protoxj'de, et forme un oxyde intermédiaire : c’est l’aimant naturel , qui attire à lui le fer, et qui donne à la boussole la propriété de se diriger toujours vers le nord. Le carbonate de fer est souvent exploité avec d'autant plus d’avantage qu’il se trouve presque toujours dans le voisinage des mines de houille qui fournissent le combustible nécessaire pour l’extraire et le travailler.

Le fer est très -difficile à réduire. On commence par pulvériser grossièrement le minerai mêlé avec du charbon. On ajoute au mélange de l’argile ou de la craie suivant la nature du minerai, et l’on introduit le tout dans un haut fourneau , qui est comme une vaste cheminée à vapeur, évasée, par le bas de laquelle des machines d’une puissance considérable soufflent de l’air en grande quantité. Le charbon désoxyde le métal, et l’argile ou la craie vitrifie les matières terreuses qui se trouvent dans la masse du minerai. Le métal coule dans un bassin, et de là dans les moules après qu’on l’a écumé, pour enlever les scories vitreuses ou terreuses qui se trouvent encore dedans. On remplit toujours le fourneau par en haut, sans cesser jamais, si ce n’est pour le réparer. Les barres de fer ainsi obtenues portent dans les ateliers le nom de gueuse.

La manière dont la fonte de fer a été obtenue change non-seulement ses noms, mais ses propriétés. En général, on peut dire que la fonte blanche s’emploie pour la

préparation du fer et de l’acier pendant que la fonte grise, plus douce et moins cassante, est re'servée pour les objets qui doivent être tournés ou forés. Toutes les fontes renferment 5 à 6 pour cent de matières étrangères, dans lesquelles le charbon entre pour près de moitié. 11 faut, pour que le métal puisse être forgé, oxyder le charbon en fondant de nouveau la masse au contact de l’air, puis en le martelant fortement à plusieurs reprises ; ces opérations nombreuses, pénibles et compliquées , commencent à se simplifier dans les pays où le minerai est très-riche en fer. On obtient avec une seule opération, dans la Catalogne, l’Italie, la Corse, la Prusse, etc., du fer très-ductile, avec des fourneaux très-bas. Le fer obtenu par ces moyens n’est jamais parfaitement pur ; il est mêlé à une très-petite quantité de substances étrangères qui parfois lui donnent des défauts graves. Ainsi l’arsenic, le cuivre, le soufre rendent le fer rouge très-cassant sous le marteau, le phosphore le rend cassant à froid ; le charbon lui donne , au contraire, des propriétés utiles. Vous connaissez de nom l’acier : eh bien, c’est un carbure de fer, connu depuis un grand nombre d’années. Dès le x® siècle on fabriquait des armes d’acier; plus tard on fit en acier des ciseaux et des couteaux. Ce n’est que bien plus tard encore (xv® siècle) qu’on fit des aiguilles en Angleterre. Quand, après avoir fait chauffer l’acier au rouge , on le refroidit brusquement en le trempant dans l’eau froide,*’ il devient d’une dureté qui le rend capable de rayer le verre et de résister aux meilleures limes : c’est là l’acier trempé. Si. vous voulez distinguer facilement l’acier du fer non carburé, rien n’est plus facile : déposez sur une surface nette de l’objet à essayer une goutte d’acide sulfurique faible. L’acide rongera le métal et mettra le

charbon à nu lorsqu’il en contiendra. L’acier présentera donc une tache noire qui ne se reproduira pas sur le fer.

L’acier peut être de quatre sortes: V acier naturel , obtenu directement par l’afiinage de la fonte. On fait • avec lui les armes blanches, les scies, les charrues, etc. ; les ressorts de voitures, la grosse coutellerie ; 2® V acier de cémentation, propre à la fabrication des limes, cisailles, enclumes, etc. Il se prépare en chauffant du fer en barre dans un bain de charbon , de suie et de sel marin. 3® Qu’on fonde les deux autres espèces, et l’on obtiendra V acier fondu, connu seulement depuis moins de cent ans. Vous devinez qu’on l’emploie pour la coutellerie fine et pour les instruments qui doivent avoir une dureté extraordinaire. Les laminoirs, les coins (moules) entre lesquels on frappe les pièces de monnaie, les ressorts de montres sont en acier fondu. Quand cet acier est soudé avec le fer, ce n’est pas un défaut , au contraire ; les instruments dont le tranchant est en acier et le dos enfer sont meilleurs que les autres, parce qu’ils sont moins cassants. 4® Vous avez vu quelquefois une quatrième espèce d’acier, moiré, rubané, etc. C’est ce qu’on appelle acier damassé , du nom de Damas , la ville où les Orientaux préparent de temps immémorial ces armes si célèbres au moyen âge. On ne sait guère comment agit l’eau pour donner la dureté à l’acier trempé ; on ne sait peut-être pas beaucoup mieux quelle èst la cause du moirage des aciers damassés. On suppose néanmoins qu’il est dû directement à la diversité des veines du carbure de fer, veines qui sont mises à découvert au moyen d’un acide faible. Le platine, l’argent et quelques autres métaux ne nuisent pas plus au fer que le charbon ; ils lui donnent, au contraire , des qualités fort avantageuses.

En vous parlant des principales espèces de fer, je ne > dois pas oublier de mentionner la tôle. La tôle est composée de fer assez bien préparé pour que l’action du laminoir puisse l’étendre en plaques aussi minces qu’on le désire. Les tuyaux de poêle et de cheminée en emploient une grande quantité. On prépare une tôle plus forte, avec laquelle on fait les chaudières des machines à vapeur. La tôle la plus mince est employée à fabriquer le fer-blanc, qui consiste en plaques bien décapées, qu’on plonge dans un bain d’étain; au bout d’une demi-heure, l’étain s’étant incrusté dans le fer, a formé une couche d’alliage recouvert d’une couche d’étain pur. Voici une feuille de fer-hlanc que je chauffe légèrement , et sur laquelle je passe une éponge imbibée d’acides azotique et chlorhydrique étendus d’eau. Voyez-vous se former sous cette éponge une moire que je modifie à mon gré en enlevant l’étain superficiel ? Cette découverte, faite en 1816, eut d’abord un grand succès.

Si au lieu de recouvrir le fer d’une couche d’étain, vous le recouvrez d’une couche de zinc, vous obtenez le fer galvanisé, dont on commence à se servir depuis trois à quatre ans. On a attribué au zingage du fer des propriétés merveilleuses , et principalement le privilège de la durée ; mais il semble qu’on l’a trop fait valoir ; le zincage constitue un étamage solide et économique , mais voilà tout.

Disons quelques mots des composés du fer avant de nous occuper du zinc. Le protoxyde de fer prend naissance toutes les fois qu’on traite le métal par Lacide sulfurique étendu ; il se forme du sulfate de protoxyde; si l’on verse dans la liqueur un oxyde du dernier groupe (de la potasse, par exemple), l’oxyde de fer se dépose en

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matière blanchâtre à l’état d’hydrate, comme vous voyez. Mais si j’obligeais, par la chaleur, l’eau à s’évaporer, le protoxyde rougirait, c’est-à-dire que l’air le changerait en peroxyde. Je puis hâter ce résultat en décomposant l’eau au moyen du chlore liquide.

— Le chlore, si je ne me trompe, décompose l’eau en s’emparant de son hydrogène pour former de l’acide chlorhydrique; mais cette action est lente. Il faut donc supposer, puisque la coloration est instantanée, que les éléments de l’eau se trouvant attirés chacun de leur côté, la décomposition est plus facile.

— Quoi qu’il en soit de votre explication , le fait est certain.

— C’est étonnant, néanmoins, au premier abord; car le chlore, qui décolore tout, même l’encre, colore, au contraire, le sulfate de fer.

— Ce n’est pas étonnant pour le chimiste qui raisonne. Le chlore, nous l’avons vu, décompose les matières colorantes végétales , parce qu’elles contiennent de l’hydrogène, dont il est très- avide. Mais il ne peut pas ôter d’hydrogène à l’oxyde de fer, qui n’en contient pas; au contraire, en décomposant son eau de cristallisation, il fournit au protoxyde, qui est pâle, l’occasion de se changer en peroxyde, qui est très-coloré.

Les sels de fer se reconnaissent facilement parmi tous les autres sels , au moyen de deux réactifs dont l’un est très- commun: c’est la solution de la noix de galle.

— N’est-ce pas une excroissance charnue qui pousse sur les chênes et qui est grosse comme une noisette?

— C’est bien cela. Cette substance organique renferme un acide qu’on nomme acide gallique, et qui forme, avec les sels de peroxyde de fer, un nouveau sel.

un gallate de fer. Or ce sel est noir : c'est de l’encre. Quoiqu'il y ait hieii des recettes pour faire de l’encre noire, on n'en connaît guère qui n’ait pour principe l’acide galliqne ou tannique.

La fabrication, du reste, en est très-simple et connue depuis longtemps : dès le vu® siècle on se servait pour écrire de gallate de fer. Les anciens , il est vrai , ne connaissaient pas cette encre ; la leur avait pour base le noir de fumée en suspension dans le vinaigre ; cette encre était bien moins fluide, mais aussi plus inaltérable que la nôtre. Vous concevez, en effet, que l’acide gallique étant un acide végétal , composé de trois éléments dans lesquels entre l’hydrogène, tout corps avide d’hydrogène comme le chlore pourra le décomposer, et par conséquent anéantir le gallate noir de fer.

— Ainsi, l’encre ne se fait pas avec de la couleur noire?

— Pour faire l’encre , on emploie la dissolution de galle, qui est jaunâtre, et le sulfate de fer ou couperose verte; on y mêle de la gomme arabique pour empêcher la matière colorante de se précipiter, et si l’on veut donner du brillant à l’encre, on y ajoute un peu de couperose bleue ou sulfate de cuivre, et du sucre (1); mais le sulfate nuit beaucoup aux plumes de fer, parce qu’il se précipite bientôt du cuivre sur la plume , et qu’elle devient cassante et mauvaise (2).

Les malfaiteurs se sont exercés dans tous les temps à

(1) Lorsque l’encre contient du cuivre, il faut éviter de sucer ses plumes au lieu de les essuyer.

(2) On mêle quelquefois au papier lui-même les éléments de l’encre; il suffit alors d’écrire avec une pointe humide, l’eau détermine la formation du gallate de fer; ce papier s'ag])e\\c papier hydrographique. On appelle papier de sûreté celui à la pâte duquel on a mêlé des substances qui le colorent en présence de réactifs employés par les malfaiteurs.

clTacer les traces de l’eiu re sur le papier, alin de remplacer un écrit inutile signé par un engagement où Ja signature resterait la même. Ils ont trop souvent réussi. On leur a bien opposé les encres dites indélébiles; mais ces encres, auxquelles on a ajouté tout simplement un peu de charbon en poudre , sont épaisses et s’effacent parfaitement au moyen du grattage. L’Académie des sciences a proposé comme indélébile une composition faite avec de l’encre de Chine délayée dans l’acide chlorhydrique très-affaibli, ou dans l’acétate de manganèse. Le noir de fumée délayé dans l’huile et d’autres charbons parfaitement pulvérisés sont la base de l’encre d’imprimerie et de l’encre de Chine. Je m’écarterais trop du sulfate de fer si je vous parlais des encres de toutes couleurs que le commerce nous livre. Je me contenterai de vous dire que l’encre rouge est une décoction de la matière colorante du bois de Brésil , retenue en suspension par la gomme ; l’encre jaune est une décoction de graines d’Avignon; l’encre verte est de l’acétate de cuivre bouilli avec l’eau et la crème de tartre ; l’encre bleue est une dissolution d’indigo dans l’acide sulfurique, à laquelle on ajoute de l’eau gommée.

Deux mots maintenant des encres de sympathie. Vous avez admiré la plupart des précipitations que j’ai opérées sous vos yeux avec des sels dissous. Eh bien, ces expériences que nous avons faites dans un verre, prépaparez-les sur le papier, et vous aurez des encres qui ne paraîtront que dans certaines circonstances. Voilà ce qu’on appelle encres de sympathie.

Je vous engage à imaginer vous- même de ces sortes d’encres, au moyeu de ce que vous savez déjà, pour graver dans votre esprit les réactions des corps les uns sur les autres. Mais revenons aux sels de fer.

Le sulfate ne sert pas seulement à faire de l’encre , il sert encore à faire toutes les couleurs foncées de la teinture ; il entre dans la composition du bleu de Prusse. La plupart des autres sels de fer sont également employés dans la teinture. Le sulfate de fer contient une grande quantité d’eau de cristallisation ; si vous le calcinez, il se décomposera complètement, et vous fournira du peroxyde rouge de fer, qui, outre son emploi dans la peinture, sert à polir les glaces. Nous avons formé directement le sel qui nous occupe avec de l’acide sulfurique

et du fer ; mais souvent on le forme, dans le commerce, avec le persulfure de fer, qui porte le nom de pyrite de fer. Rien n’est plus commun que ce composé, surtout dans les terrains crayeux, où il est souvent disséminé. Je vous en présente un échantillon, qui vous le ferait peut-être prendre pour un minerai d’or, ou pour un métal précieux .

Vous voyez en résumé que, soit à l’état métallique, soit à l’état de sel, le fer rend des services immenses à l’industrie , et que la privation de ce métal serait un véritable fléau. Le métal qui va nous occuper est loin d’avoir autant d’importance dans les arts; mais il n’est pas non plus sans intérêt.