UTILISÉS POUR L'ÉCLAIRAGE INTRODUCTION

(71) Historique* — Le principe du nouvel éclairage repose d'abord sur l'emploi d'un brûleur de Bunsen perfectionné parle D' Auer. Au moyen d'un fd de platine, on introduit dans la flamme de ce brûleur un manclion cylindri- Zue qui remplace le bâton de chaux de la lumière Druiii mond. a composition chimicjue de ce manchon est la propriété de l'inventeur. Elle consiste en un mélange d'oxydes fixes, appartenant au groupe des terres rares. On commence par imprégner un tissu de gaze au moyen d'une composition renfermant le mélange des terres rares. Après séchage et combuslinn du tissu, le manchon reste constitué par un réseau extrêmement fin de particules solides dont la cohésion est 1res suffisante. Le prix de revient d'un semblable manchon est de i kreuzer, et il peut supporter l'incandescence pendant i ooo heures environ sans se détériorer. Au bout de ce temps, les poussières atmosphériques ont généralement formé à la surface du manchon un dépôt incrustant qui nuit à l'incandescence et diminue par suite le pouvoir éclairant du système. Enfin la consommation de gaz nécessaire pour porter le manchon à T incandescence est moindre que celle aes becs ordinaires. L'économie, de ce chef, est d'environ 5o p. loo.

Les Métaux secondaires. i4

C*est en ces termes que fut annoncée, en 1887, la découverte du D"^ Auer * . Son premier brevet avait été pris deux ans auparavant (D. P. n° 39162 — 28 septembre i885) ; il y revendiquait :

1° Emploi d'un corps incandescent constitué par une combinaison d'oxyde de lanthane et d'oxyde de zirconium ou bien d'oxyde d'yttrium ou d'oxyde de zirconium.

2° Subîititution aux terres yttriques d'une certaine quantité d'erbine provenant du traitement et de la séparation de ces mêmes terres.

3° Substitution à l'oxyde de lanthane d'oxydes rares appartenant au groupe de la cérite.

4" Substitution partielle ou totale de la magnésie à la zircone.

5** Préparation d'un tissu tubuiairedelaineou de coton (de préférence de fibres végétales) imprégné d'une solution d'acétates ou de nitrates de terres rares, consolidé par des fils plus forls et calciné ensuite pour obtenir avec les oxydes un manchon de même forme que le tissu primitif.

6° Emploi d'un tissu d'une autre forme renforcé dans les parties les plus exposées à la chaleur par des entrelacs d'aluminium ou de magnésium.

A cette époque, il n'est pas encore question de thorium et ce n'est qu'au mois d'avril 1886 que le D*" \uer découvre les propriétés remarquables de la thorine (D. R.P. n'* 41945). Ce n'est que dans le brevet n°74745, de 1891, que le D'' Auer mentionne pour la première fois le mélange actuellement employé. Pour lui, ces combinaisons de sels de terres rares sont de véritables alliages (Erdiegierungen) et voici en quels termes il définit leurs propriétés :

MÉTAUX UTILISÉS POUR l'ÉCLAIRAGE. 2^3

1° Les alliages doivent être destructibles et abandonner l'oxyde à la chaleur incandescente.

2** Les alliages doivent être des sels solubles ou des dépôts amorphes gélatineux ou des cristaux extrêmement fins.

On s'est souvent demandé comment le D*" Auer avait été conduit à sa découverte, puisque a /)r/on un corps noir devait émettre plus de lumière que n'importe quel autre corps à la même température. C'était là une conséquence des recherches de Kirchoff ; mais deux faits très nets : l'incandescence de la zircone signalée par Berzélius et étudiée pay le capitaine Caron et l'incauT descence de l'erbine découverte par Bahr et Bunsen, devaient conduire le D'* Auer à entreprendre ses essais.

Voici d'ailleurs en quels termes il s'exprime sur ses recherches ^ :

En i88o, je m'occupais de la chimie des terres rares. Lest

Î)héno mènes remarquâmes que plusieurs de ces terres offrena orsqu'on les porte à une température élevée, dans 1 flamme, avaient excité au plus haut point mon intérêt. Un corps, en particulier, que les chimistes nomment erbine, se comporte dans la flamme d'une façon tout à fait singulière. Il ne devient pas, comme les autres corps, lumineux en émettant des radiations blanches ou jaunes, mais bien des radiations vertes. La science n'a pu donner encore l'explication de ce remarquable phénomène. Ce fait, intéressant et étonnant au plus haut point, peut être comparé aux observations récemment faites sur le rayonnement du polonium, par exemple.

Je.rappelle ce phénomène parce qu'il m'a vivement intéressé et fut ainsi le point de départ de ma découverte. Le spectre que donne cette terre n'est pas continu, c'est un spectre à bandes comme le donnent très peu de solides. L'observation de la lumière émise par les terres rares criées à l'incandescence était très importante pour l'étude de

ces composés. Mais les petites perles qu'on obtient facilement sur des lils de platine ne sont pas propres à la production de spectres très lumineux. Je me proposais donc de disposer les terres dans la flamme, de telle sorte que rémission fût plus intense. Je pensai, tout à (ait par hasard, à imbiber du colon avec les solutions des sels de ces corps et à calciner ensuite. Il semblait probable que celte expérience ne réussirait pas et que le squelette formé par les terres après combustitin du coton ne présenterait aucune cohérence. Ce fut, cependant, un succès. Les terres conservèrent la formé du coton. Quand je rendis, peu après, visite à mon maître Bunsen, à Heidelbergr, et quand je lui expliquai comment je façonnai ces composés, le vieux savant secoua la tète et dit qu'il lui semblait très invraisemblable qu'on pût ainsi oblenir une masse cohérente d'oxyde. Je me souviens encore avec plaisir de l'étonnement de son visage lorsque je pus lui montrer comment j'obtenais mes manchons.

Au cours de ses recherches, le D'* Auer fut vivement intéressé par le pouvoir émissif considérable du lanthane. Malheureusement, loxyde de lanthane calciné se comporte comme la chaux vive et le manchon, au bout de quelques jours, se brisa spontanément dans la boîte où il était conservé.

Pour éviter l'action de l'humidité et de Tacide carbonique, le D' Auer essaya de mélanger intimement des oxydes de lanthane et de magnésium. En calcinant le mélange, il obtint un corps brun dont le pouvoir émissif était supérieur à celui du lanthane. Il essaya ensuite la zircone, puis la thorine.

Mais ses travaux étaient accueillis avec défiance par Içs industriels.

Je fis aux représentants de la presse viennoise une courte conférence qui eut lieu dans le laboratoire universitaire de M. Lieben. Les comptes rendus, bienveillants pour la plupart, qui suivirent, mirent le public au courant de mon

MÉTAUX UTILISÉS POUR l'ÉCLAIRAGE. 245

invention. J'en remercie encore aujourd'hui les journaux Ce fut même M. Seaps, alors rédacteur au Neue Wiener Tarjeblatt^ qui baptisa cette découverte lumière à Vincandescence par le gaz.

Tandis que les uns voyaient avec bienveillance cette invention, d'autres affectaient beaucoup de scepticisme ou s'en moquaient. Je connais un célèbre industriel du gaz qui était alors prêt à parier avec n'importe qui, qu'en aucune ville on n'installerait mille becs en une année. Tel autre répondit, comme on cherchait à exciter son intérêt en faveur de la chose : « Je ne puis m'en occuper, mon usine ne prend part qu'aux choses sérieuses. »

Ces réponses n'ébranlaient pas ma confiance. L'incandescence par le gaz trouvait accueil ailleurs et peu à peu donnait lieu à une certaine industrie. Je dus abandonner quelque temps le sujet, mon activité étant réclamée par des contrats et autres actes. Je trouvai, pour continuer le travail, un homme très distingué qui se mit très rapidement à la fabrication du fluide éclairant, comme nous le nommions alors. Celait M. Haittinger, actuellement directeur de la Œsterreiche Gasglûhlicht und Elektricitàtsgesellschaft, dont les travaux sur ce sujet ne dorvent pas être oubliés et à qui ?e suis redevable d'une grande reconnaissance.

Peu à peu son attention se porta sur l'oxyde de thorium, qui augmentait le pouvoir émissif des autres terres. Il étudia ce corps dans 1* espoir de le décomposer en éléments plus simples, comme il l'avait fait pour le didyme; mais ce fut en vain. Toutefois, au fur et à mesure que le thorium devenait plus pur, la lumière obtenue était plus pâle et, avec la thorine absolument pure, le manchon paraissait noir violacé. La partie lumineuse se trouvait dans les eaux mères : c'était de Toxyde de cérium.

La liqueur lumineuse était dès lors trouvée (1890). Mais comme elle n'avait pas été brevetée, alors com-

mencèrent les procès et les recherches d'antériorité. Nous allons les rappeler brièvement.

(72). Emploi des oxydes chauffés à haute température pour Péclairage à incandescence.

— En 1825, Berzélius avait signalé l'éclat que prend la zircone quand on la place dans la flamme d'une lampe à émailleur. Drummond indique, en 1826, un procédé d'éclairage en dirigeant le dard du chalumeau oxhydrique sur de la chaux. L'idée même du manchon apparaît dans l'emploi d'une corbeille en fils de platine imprégnés de chaux que Crukschanks, en 1889, propose de chauffer à l'aide de gaz pauvres en carbone. Gillard, en i846, breveté l'emploi de la corbeille en fil de platine chauffé par l'hydrogène. On l'essaie même à Narbonneen 1849. ^^ même année, Frankestein, de Gratz, construit une lampe solaire et une lampe lunaire, la première brûlant de l'huile, la seconde de l'alcool, dont il accroît le pouvoir éclairant en plaçant dans la flamme un maltiplicatear de lumière, Frankestein obtenait ce multiplicateur en trempant, dans une bouillie formée d'eau et d'un mélange à poids égaux de carbonate de calcium finement pulvérisé et de magnésie calcinée, des fragments de mousseline qu'il desséchait avec soin. A Leipzig, un mécanicien, Werner, arrivait au même résultat. Il est certain que là se trouve le germe de l'idée des manchons d'Auer.

A partir de ce moment, et séparément, sont trouvés les différents procédés qui seront tous réunis par le D*" Auer, perfectionnés par lui et appliqués au mélange thorium cérium : 1^ emploi d'oxydes portés à l'incandescence, 2<* manchons en mousseline pour supporter ces oxydes,

MÉTAUX UTILISÉS POUR l'ÉCLAIRAGE. 2^7

3** chauflFage au moyen d'une flamme très chaude, msiis non éclairante. Mais jusqu'au D^ Auer, nul n'avait eu l'idée de les grouper d'une manière aussi ingénieuse ni surtout de mettre les oxydes sous une forme aussi divisée. Le capitaine Caron, en proposant de remplacer les bâtons de magnésie par de la zircone, appela de nouveau Tattention sur l'éclairage au moyen de masses d'oxydes chauffées par une flamme très chaude. De nombreux brevets furent pris pour utiliser ce nouvel oxyde, . par Tessié du Molay, Newton et Wiesnegg. Plus récemment, en 1881, M. deKhotinsky substitua à la zircone les oxydes de calcium, baryum, strontium, magnésium, employés seuls ou à l'état de mélanges; en ajoutant à la liste des oxydes celui de zirconium, il dit : (( et des oxydes de métaux ancdogues » . On a voulu y voir l'emploi des terres rares, du thorium en particulier, et on a opposé le brevet de Khotinsky comme un antécédent à l'invention de M. Auer. L'objection n'était pas fondée et, de plus, le brevet américain obtenu par M. de Khotinsky revendiquait l'emploi de ces oxydes sous forme de crayons ou de tiges massives, comme les brevets précédents.

Beaucoup plus près de l'invention du Dr Auer sont celles de M. Fahnehjelm*, de Stockholm, qui tissait des manchons de magnésie, à l'aide d'un fil obtenu par le passage à la filière d'une pâte de magnésie avec une solution de gomme, ou de M. Williams *, qui préparait un réseau métallique en immergeant un tissu combustible dans certaines solutions salines.

Mais en réalité, si les recherches de Berzélius, Caron, Bahr et Bunsen ont incité le D Auer à étudier l'incandescence des oxydes, c'est à lui seul qu'on doit le

développement de l'éclairage à incandescence et c'est là ce qu'ont reconnu les tribunaux.

(73). Théories de Péclairage par incandescence. — La découverte du D'Auera posé une question très intéressante restée longtemps sans solution, à savoir : l'éclat singulier fourni par le mélange thorium-céf ium, où la proportion d'oxyde de cérium n'atteint pas I p. loo. De nombreuses théories ont été proposées pour expliquer la luminosité remarquable du mélange ihorium-cérium ; un mot nouveau, luminescence, fut même créé et l'on paraissait consacrer ainsi une nouvelle qualité de la matière. Cette qualité a été réduite à néant et la plupart des théories ont disparu. Il sulfira de les exposer rapidement.

Le mot de luminescence et la théorie fondée sur cette nouvelle propriété des corps sont dus à MiM. Nichols etSnow*, qui ont cherché à expliquer ainsi l'incandescence de l'oxyde de zinc en moi^trant que son pouvoir émissif est supérieur à celui du plaline. Mais, ce dernier n'étant que de o, 25, le fait qui sert de base à la théorie n'est pas probant. Dans leur travail, les savants anglais ont indiqué que cette luminescence décroît sous l'action d'un chauffage prolongé, phénomène qui s'explique aisément par la cristallisation de l'oxyde de zinc. Un argument décisif contre cette théorie a été fourni par M. BunteS qui a montré que le pouvoir émissif du mélange thorium-cérium n'était pas supérieur à celui du charbon. En chauffant à 2 ooo®, dans un tube de charbon placé dans un four électrique un morceau de charbon et une baguette du mélange composé par le D"* Auer, M. Bunte a observé que les

jaÉTAUX UTILISÉS POUR L*ÉCLAIRAGE. 2^9

deux corps possédaient la même intensité lumineuse.

Cette expérience montre très nettement que la luminescence n'existe pas. Elle réduit à néant une autre théorie, d'après laquelle le rendement lumineux exceptionnel du mélange Auer serait dû à des phénomènes d'oxydation et de réduction très rapides de Toxyde de cérium. Enfin, il n'y a plus lieu d'admettre, comme le croyait M. S- John*, que le mélange Auer possède un pouvoir émissif exceptionnel. Le pouvoir émissif de ce mélange est inférieur à celui de l'oxyde de fer magnétique, de l'oxyde d'urane, etc. ; et cependant, ces oxydes n'émettent qu'une lumière très faible.

M. Killing* a présenté une autre théorie. Il a observé que des traces de platine, d'iridium, d'or, d'osmium, de ruthénium ou de palladium ont sur la thorine la même inQuence que le cérium. Or, les métaux de la familledu platine sont réduits sur le manchon. M. Killing attribue alors une action catalytiqueàces métaux, action que Ton invoque toujours comme cause des phénomènes inexplicables. M. Bunte * fournit la même inter-^ prétation et il attribue la luminosité du manchon Auer à sa température très élevée (2 000**) due à l'action catalytique du cérium, qui provoquerait la combustion dans les pores mêmes du manchon. MM. Le Châtelier et Boudouard * ont montré qu'à une température donnée, l'éclat est le même, que la matière incandescente soit chauSée dans un mélange gazeux en combustion ou dans des fumées chaudes, mais déjà complètement brûlées. Enfin, ils ont nettement établi que la température du manchon n'est pas beaucoup plus élevée que celle des particules de carbone en suspension dans la flamme ordinaire du gaz, température voisine de i 65o**.

25o INDUSTRIE DES MÉTAUX SECONDAIRES*

Dans rintervalle, d'autres théories plus étranges ont été émises. L'une d'elles, due à M. Krebs', attribue l'éclat du bec Auer à la présence du cérium, qui amènerait la transformation des ondes de l'éther (hypothétique) en ondes lumineuses. D'après M. Drossbach *, le pouvoir éclairant de chaque terre rare serait pour chacune d'elles proportionnel à la valeur du rapport

Poids moléculaire + Densité Chaleur spécifique.

Enfin, M. Etard S en s'appuyant sur la radioactivité du thorium et sur la théorie nouvelle des électrons, croit qu'

il n'est pas inadmissible, jusqu'à preuve du contraire, de concevoir la luminescence comme une émission de radiations aux dépens delà matière... Dès le début, les deux parties ThO*et CeW tendent à se mettre en équilibre, des radiations ou flux d'électrons sont émis jusqu'à ce que la stabilité se rétablisse par la combinaison cnimigue stable. En fait, après mille ou deux mille heures, les manchons cessent d être éclairants, tout en conservant leur composition primitive. Après avoir troublé la pureté du thorium, il n'est pas surprenant qu'il faille du temps comme dans tout autre équilibre chimique pour arriver à un état sensiblement invariable.

Nous ne discuterons pas ces dernières théories que nous n'avons rappelées que pour être plus complet. Nous indiquerons seulement la théorie du bec Auer, due aux intéressants travaux de MM. Le Châtelieret Boudouard * et aux recherches de M. Féry*.

MM. Le Ghâtelier et Boudouard ont montré que la

température de la flamme du bec Bunsen était plus

, élevée qu'on ne le croyait. On admettait, à la suite des

recherches de Rosetti et de Rogers, que cette tempéra-

METAUX UTILISES POUR L ECLAIILIGE.

ture était de i 3oo®;or, elle est en moyenne de i 65o® (i 590** rouge, I 710® violet). Pourle démontrer, le savant professeur en Sorbonne plaçait un fragment du mélange sur la soudure d'un couple et chauffait jusqu'à ce que l'éclat lût le même que celui d'un manchon Auer.

La même méthode, employée pour étudier le pouvoir émissif des oxydes par comparaison avec celui du platine, a donné les résultats suivants :