CONSTITUANTS

Acide colomhique.

ii4i

— lungstiqué etstannique.

— lilanique .

— silice . .

— yttria. .

— Ihorine .

— zircone .

Oxyde de fer.

iM

— de man-

ganèse . S

— d'uranium .

— de calcium.

— magnésium.

Sonde de potase .

Perte au feu .

(133). Attaque des minerais. — L'attaque des minerais de colombium est réalisée par WoUaston en fondant ensemble, dans un creuset de platine, une partie de minerai, cinq parties de carbonate de potasse et deux parties de borax. La masse ramollie dans l'eau est soumise à Faction de Tacide chlorhydrique. Le fer et le manganèse sont dissous, et Tacide colombique reste insoluble.

Berzélius proposa de les attaquer par du bisulfate de potassium ou d'ammonium. Ce réactiT, dont l'emploi est devenu général, a été proposé pour la première lois à cette occasion. Après fusion avec le bisulfate, le produit est chauffé avec de l'acide sulfurique jusqu'à apparition de fumées blanches. L'acide colombique obtenu est insoluble, sauf quand le minerai renferme du titane. Celuici facilite la dissolution d'un peu de colombium ; en prolongeant l'ébullition, on obtient une précipitation totale.

Marignac préconisa l'attaque à l'aide du florhydrate de fluorure de potassium, qui permet d'obtenir un fluocolombate soluble. L'addition d'acide sulfurique décompose ce sel et il se forme de l'acide colombique insoluble.

Par l'emploi de ces deux réactifs, il est toujours possible de séparer l'acide colombique des métaux connus et de ne l'avoir qu'en présence de l'acide titanique ou de l'acide tantAlique ou enfin de ces deux acides tout ensemble.

(134). Usages. — Le colombium n'a encore trouvé aucun emploi ; mais sa proche parenté avec le tantale, sa présence constante dans les minerais tantalifères, la

COLOMBIUM. 376

difficulté qu'on éprouve à le séparer de cet élément conduiront à l'utiliser, concurremment avec le tantale, si ce dernier est lui-même employé en métallurgie.

CHIMIE ANALYTIQUE

(135). Recherche qualitative. — Au chalumeau, les composés du colombium, transformés en acide colombique, sont traités par le sel de phosphore qui dissout cet acide en grande quantité. Dans la flamme extérieure, ^1^ ^^Lv ^.'^^ la perle est incolore tant qu'elle S^^^ 1 — ^^ A / est chaude. Elle devient vio- ^S^^.^^^-»^ ^/^\^ lette, bleue ou brune en flamme \ ^^V NlA,.^ intérieure suivant la quantité ^^ Ç C\

d'oxyde. Avec le sulfate fer- CV^X/^ ^"^ c\

reux, la perle devient rouge ^ \l /.^^ (rouge sang dans le cas du VjuX \" ^

titane, incolore avec le tan- X-^n^

taie). FiG. 38 (d'après VEncyclopé-

n 1 1 ' I • • <fi^ chimique).

Recherche microchimique , — Les solutions acides d'acide colombique sont précipitées par la soude caustique ou le carbonate de soude et il se forme des baguettes prismatiques du colombate CbO^Na.SH^O (Bg. 33).

Réactions colorées. — Le zinc ou l'étain, placés dans une solution acide, fournissent une coloration bleue ou brune, qui ne se produit pas quand la liqueur renferme des fluorures (difiérence avec le titane).

Si on ajoute une trace d'acide colombique à quelques gouttes d'acide sulfurique versées au préalable sur un cristal de codéine, on obtient une coloration mauve (elle est verte dans le cas du tantale).

Une solution de col omba te alcalin, additionnée d'une infusion de noix de galle, fournit à la longue un précipité rouge cinabre (précipité immédiat rouge sang avec le titane, jaune avec le tantale).

(136). Séparation et dosage. — Le cplombium est toujours dosé à l'état d'acide colombique. Il est précipité de sa dissolution dans les alcalis ou les carbonates alcalins par les acides chlorhydrique ou sulfurique. Quand on ajoute un trop grand excès d'acide, l'acide colombique se redissout. On le précipite complètement alors par l'ammoniaque.

Les deux séparations vraiment difficiles sont celles qui permettent de doser l'acide colombique, quand il se trouve en présence de l'acide titanique ou de l'acide tantalique. La dernière séparation sera étudiée à propos du tantale. Dans les deux cas, j'exposerai les méthodes de Marignac^, les seules qui fournissent des résultats à peu près satisfaisants.

Il ne manque pas de réactions caractéristiques, dans lesquelles l'acide colombique et l'acide titanique se comportent d'une manière absolument opposée quand ils sont purs l'un et l'autre. L'acide colombique se combine plus facilement aux bases que l'acide titanique et, en revanche, ces combinaisons avec les acides sont moins stables que celles de l'acide titanique. Ainsi, une solution d'acide colombique dans l'acide sulfurique se trouble avant même que le volume d'eau ajouté soit égal à celui de l'acide sulfurique, alors que l'acide titanique ne commence à précipiter qu'après une dilution six fois plus considérable. Quand on mélange les deux acides, tout se passe comme si l'acide titanique était seul.

COLOMBILM. 377

En fondant un mélange des deux acides avec du carbonate de potasse^ on obtient, par addition d'acide sulfurique étendu, un précipité renfermant les deux acides dans des proportions variables avec la teneur en acide tttanique du mélange initial. L'acide titanique pur dans les mêmes conditions ne précipiterait pas. Il en est de même si on fait bouillir la dissolution avec le carbonate de sodium. Marignac a étudié la variation de poids du précipité qui se forme dans cette réaction quand on part de mélanges différents, et il a obtenu un tableau de correspondance qui permet de déterminer la composition du mélange des deux acides, si Ton se place dans les mêmes conditions, le précipite étant d'autant plus important que la proportion d'acide titanique est plus grande. gr. 5 du mélange sont fondus dans un creuset de platine avec 5 grammes de carbonate de soude. La calcina tion doit être conduite avec soin pour éviter les projections et, vers la fin, elle doit être effectuée à très haute température. La matière est dissoute dans 5oo centimètres cubes d'eau ; la solution est soumise à l'ébullition pendant dix minutes. On laisse le liquide se reposer et on né filtre qu'au bout de vingt-quatre heures. Dans ces conditions, le précipité se lave très bien.

Poids de Tacide Poids de Tacide Poids de Tacide Poids de l'acide dissous p. 100 colombique dissous colombique

du mélange p. loo p. loo p. loo

analysé. du mélange. du mélange du mélange.

analysé.

378 INDUSTRIE DES MÉTAllt SECONDAIRES.

Poids de l^icide

Poids de raçide

Poids de Tacide

Poids de l'acide

dissous p. 100

colombiqne

dissoos

colombique

du mélange

analysé.

du mélange.

du mélange analysé.

du mélange.

A Taide de ces indications, on peut tracer une courbe de correspondance et Terreur commise, d'après Marignac, atteindrait rarement 5 p. 100.

Une méthode volumélrique permet d'obtenir une plus grande approximation. Les acides fondus avec du fluorure de potassium sont redissous par de Tacide chlorhydrique étendu d*eau. La présence des fluorures ne gêne pas la réduction de l'acide tilanique ; mais en solution très étendue, elle empêche la réduction de Tacide niobique par le zinc.

On fond o gr. 5 du mélange avec 5 gr. 5 de fluorhydrate de fluorure de potassium. Il faut chauffer avec précaution au début et ne pas maintenir trop longtemps la fusion, parce que le fluorure fondu grimpe le long des parois du creuset. Le creuset froid est plongé dans une solution renfermant 20 centimètres cubes d'acide chlorhydrique concentré et 280 centimètres cubes d'eau. Dans la dissolution froide, on plonge un barreau de zinc et on bouche le récipient. Au moment du titrage, on retire rapidement le barreau de zinc et on titre aussi vite que possible, pour éviter Toxydation du titane, avec une solution de permanganate contenant 3 gr. 96 par litre et dont chaque centimètre cube correspond à 0,001 d'oxygène et à o,oioi25 d'acide titanique.

DECOUVERTE. DIFFUSION. METAL

(137). Découverte. — En cherchant à vérifier si ryttria, dont les sels possédaient, eux aussi, un goût sucré, était bien distincte de la glucine découverte par Vauquelin, Ekeberg fut conduit à analyser un yb^^/fe renfermant de Tyllria combinée avec un acide nouveau. Ce fossile avait été trouvé dans le feldspath, à Ytterby, non loin du gisement où le chevalier et lieutenant-colonel Arrhénius avait découvert la gadolinite.

Ekeberg ne devait pas tarder à retrouver le même acide dans un autre minéral, provenant de la paroisse de Kimito en Finlande, et qui lui avait été remis parle directeur général des mines de Suède, Geyer, avec la mention de sa découverte. Ce fossile, connu depuis 1746, avaitété pris par les uns pour un minerai d*étain et par les autres pour de la tungsten. Le poids spécifique de ce fossile était considérable : 7,968, tandis que celui de l'autre n'était que de 5,i3o.

L'acide nouveau retiré des deux fossiles possédait la remarquable propriété d*être insoluble dans tous les acides et de ne se dissoudre que dans les alcalis ou les carbonates. Ekeberg s'empressa de les différencier des

38o INDUSTRIE DES METAUX SECONDAIRES.

acides de l'élain, du tungstène et du titane, dont les propriétés étaient fort analogues, et il crut devoir lui donner un nom, sans en poursuivre une élude plus complète.

Il appela tantale le nouveau métal, parce que semblable au héros de la fable qui était plongé dans les eaux sans pouvoir boire, Tacide tanlalique, même en présence d'un excès d'acide, ne se combine à aucun et ne se sature pas.

La mort devait empêcher Ekeberg de compléter ses premières recherches; Klaproth confirma bientôt les travaux d'Ekeberg. Il isola de Tyttrolantalite un acide qui possédait toutes les propriétés signalées par l'inventeur du tantale ; toutefois, diaprés le savant chimiste de Berlin, cette substance n^étaitpas un oxyde métallique, mais une terre qu'il appela terre de tantale. Or, les terres étaient considérées par Klaproth et par de nombreux chimistes allemands comme des corps simples irréductibles.

Les recherches de Wollaston devaient bientôt amener une confusion regrettable entre le colombium et le tantale, jusqu^au jour où l'existence distincte des deux éléments fut nettement établie par les travaux d^Henri Rose.

(138). Diffusion. — Les tantalites trouvés d'abord en Finlande furent signalés peu d^années après en Bavière, à Bodenmais, où on les prit pour du wolfram ou de la pechblende. Gehlen montra qu'ils étaient identiques avec les tantalites de Finlande et du Massachusels. Vogel confirma cette opinion.

Dans la région de Fahlun en Suède, on retrouva les

tantalites et Berzélius, en les étudiant en i8i6» fut amené à s'occuper du tantale. Les minerais de Fahlun étaient moins purs et moins abondants que ceux de Finlande. Berzélius montra qu'ils renfermaient de rétain et il remarqua, en outre, que les minerais dVtain de la région, de Finbô par exemple, renfermaient tous du tantale.

En i836, Thomson publia un mémoire sur les minerais tantalifères et créa une espèce nouvelle, la torrelite. C'était un tantalite provenant de Midllelon et ayant une densité plus faible. Deux ans après, Wœhler signalait la présence du taiitale dans le pyrochlore qu'on avait considéré jusque-là comme un tilanale' A la même époque, on retrouva le tantale dans un grand nombre de minerais : Hartwall, dans la fergusonitc, Gustave Rose* dansl'uranotantale, Scheerer dansl'euxénite et la wœhlerite, Hermann dans l'œschynite.

En 1861, Sainte -Claire Deville signale à son tour la présence de Tacide iantalique dans le wolfram de Saint- Léonard (Puy-les-Vignes), « mais en si faibles proportions, dit il, que je n'aurais pas osé en parler ici, si ce fait ne venait confirmer la découverte qu'a faite M. Damour de l'acide tantalique dans le wolfram de Chanteloubedans le Limousin ».

Phipson, en 1867, retirait du colombium et du tantale des wolframs d'Auvergne, M. Carnot* a signalé la présence du colombium et du tantale dans la scheelite de Meymac. Pour ma part, j'ai trouvé du colombium et du tantale dans tous les wolframs et souvent en quantité importanle, comme il arrive pour certains minerais du Portugal et du Tonkin.

Le capitaine Caron *, en i865, confirme les tra-

vaux de Berzélius en montrant que les minerais d'étain provenant de Montebras, commune de Saumains dans la Creuse, renferment des acides colombique et tantalique, en proportion assez considérable, 2 à 3 p. 100 en moyenne et parfois 5 p. 100.

Après toutes ces recherches, on fut amené à constater Texistence du tantale dans un grand nombre de minéraux et la présence constante du colombium à côté du tantale. On ne peut même citer que deux minéraux de tantale sans colombium : le tantalite à poussière brun cannelle (d'après une analyse d'ailleurs douteuse de Berzélius) et les mélanocérites de Barkewig (Norvège).

(139). Métal. — Ëkeberg et Klaproth avaient cffiayé, mais ea vain» d'obtenir le tantale. Gahn, Berzélius et Eggertz entrqprÎFentcki rédnke Foxyde de tantale par le charbon.

A cette fin, on prit un creuset de charbon bien calciné, dont la cavité avait le diamètre ^'une plume d'oie et un pouce et demi de profondeur; on y mit de l'oxyde de tantale qui avait été rougi ; on l'y comprima fortement et on ferma le creuset avec un couvercle de charbon ; le tout fut mis, comme à l'ordinaire, dans un creuset de Hesseetle feu fut continué pendant une heure dans une bonne forge. L'opération terminée, on trouva dans le creuset de charbon une masse métallique détachée de ses parois, ayant conservé la forme de la cavité, mais contractée d'environ un quart du volume de l'oxyde. Quatre expériences, faites sur des quantités d'oxydes de 5 à 10 grammes et s'accordant assez bien, ont donné, pour résultat moyen :

Tantale 94.8 100.000 182.8

Oxygène 5.3 5.485 10. o

La formule répondant à cette composition est Ta^O^, en admettant que l'acide tantalique employé parBerzélius ne renfermait que très peu d'acide colombique. La masse obtenue n'était pas fondue ; sa surface était d'un jaune de laiton et les chimistes suédois attribuèrent cette coloration à la formation d'un oxyde. Le corps gris foncé ainsi préparé paraît être un mélange d'oxyde inférieur (du tétroxyde peut-être) avec du métal plus ou moins carbur&.

Berzélius fut plus heureux en réduisant, quelques années plus tard, le fluotantalate de potassium par le potassium. Rose employa le même procédé, mais il se servait du sodium et du sel de sodium. En reprenant par l'eau le produit de la réduction, on obtenait une poudre noire, renfermant encore du tantalate acide de sodium. Par combustion dans l'oxygène. Rose trouva que celte poudre renfermait 55 p. loo de tantale métallique.

M. Moissan^ en 1902, essaya de réduire l'acide tantalique par le charbon an four électrique et il arriva, en affinant le régule obtenu, à ne plus laisser que 0,5 p. 100 de carbone. Ce métal n'était donc pas pur; c'était un carbure ou plutôt une fonte carburée.

M. Von Bollon* réussit le premier à avoir du tantale pur^ en réduisant les oxydes inférieurs par dissociation dans le vide et en perfectionnant la méthode de Ber-* zélius et de Rose. La première méthode lui montra que le tantale pur était très ductile ; malheureusement, cette méthode, bien que d'une application générale, est longue et ne fournit que peu de métal à la fois. Elle est fondée sur l'observation suivante : les oxydes les plus réfractaires, comme la magnésie, portés à la plus haute

température possible sont prêts à se dissocier. Si on les place alors dans un espace où l'on peut faire le vide, suivant les lois bien connues de la dissociation, la tension de Toxygène diminuant, l'oxyde commence à se dissocier et la dissociation se poursuit jusqu'au bout, à la condition d'enlever constamment l'oxygène. Cette méthode appliquée aux oxydes de vanadium, decolombium et de lanlale a mis en évidence les propriétés de ces métaux à l'état de pureté.

Mais le véritable procédé d'extraction du tantale est celui qui a été institué par Berzélius et Rose, et perfectionné par M. Von Bolton. Ce dernier, pour des raisons faciles à comprendre, n'a pas insisté sur la technique de cette préparation.

Le métal obtenu par ce procédé titrait dans trois opérations :

99 p. loo 98,7 p. 100 et 98,66 p. 100 de tantale.

(140). Propriétés physiques. — Le tantale pur de Von BoUon a des propriétés physiques tout à faitdifférentes de celles attribuées soit à la poudre de Rose, soit à la fonte carburée de M. Moissan.*

La densité était estimée égale à 10,08 ou à 10,78. Celle du tantale préparé par M. Von Bolton et titrant 98,0 de tantale est de i4»o8; celle de même métal fondu en barres 16, 64; enfin, celle de fils très fins 16, 5. Le fil chauiïé par un courant électrique se contnicte au bout de 12 heures, de 7.8 p. 100 et sadensitéau;4:nientc.

La chaleur spécifique du tantale est de o,o»165. Ce mêlai rentre dans la loi de Dulo ng et Petit. O.i a déterminé sa résistance spécifique et constaté que son coefficient de température est positif.

Sa ductilité et sa ténacité sont très grandes. Il peut être laminé et étiré en fils de o,o3 mm. d'épaisseur. Par millimètre carré, sa résistance est de gS kilogrammes. C'est donc, après le fer, le plus tenace des métaux.

Mais la moindre trace d'impureté^ oxygène et carbone surtout, change complètement ses propriétés et, en particulier, sa ductilité.

(141). Propriétés chimiques. — Les propriétés chimiques de la fonte de tantale la moins carburée obtenue par M. Moissan et celles du métal pur préparé par M. Von Bol ton difièrent sur certains points. D'après M. Moissan, le fluor attaque la fonte à la température ordinaire, le chlore dès i5o^, le brome à 5oo ; Tiode est sans action même à 600**. A cette température, la fonte s'enflamme dans l'oxygène, alors qu'à 700® le soufre, le sélénium et le tellure ne l'attaquent pas. A I 200^ l'azote, le phosphore, l'arsenic et l'antimoine ne réagissent pas. Les acides sont sans action sur la fonte de tantale, sauf l'acide sulfurique concentré et chaud qui l'attaque très lentement, ainsi que l'eau régale fluorhydrique. Au rouge, l'acide chlorhydrique gazeux produit un sublimé blanc. Les oxydants réagissent sur le tantale avec moins de facilité que sur le colombium. Les alcalis en fusion le dissolvent aisément.

Le tantale pur, préparé par l'une des deux méthodes indiquées par M. VonBolton, se combine très facilement à l'hydrogène. Une cathode formée de poudre de tantale absorbe l'hydrogène et la combinaison est si énergique que, même après fusion, il en reste une forte proportion qui rend le régule dur et cassant. De petites

Les Métaux secondaires. 22

quantilés d'hydrogène n'ont, au contraire, aucune influence sur la ductilité du métal.

Le tantale en tôles, barres ou en fils épais, se combine difficilement à l'oxygène de l'air. On peut le chauffer jusqu'au rouge clair, sans le voir brûler comme le magnésium. A 4oo**, il se recouvre d'un enduit jaune, qui au rouge devient bleu et se transforme eu une couche blanche d'anhydride tantalique que protège le métal sous-jacent contre l'oxydation. Au contraire, le tantale en poudre ou sous forme de fils est complètement oxydé avec dégagement de lumière, mais sans flamme. Inversement, comme nous l'avons vu, les oxydes de tantale, portés à haute température dans le vide, abandonnent leur oxygène sous une pression de 20 mm. Un fil de tantale chauflé au rouge clair dans l'azote perd son éclat et devient cassant par suite de sa combinaison avec l'azote. Un mélange moléculaire de soufre et de tantale en poudre, chaufle dans un verre sous une couche de chlorure de potassium, se combine avec dégagement de chaleur et laisse un corps noir difficile à laminer. Le sélénium et le tellure se combinent dans les mêmes conditions au tantale.

Sur le tantale pur les acides sont sans effet, même l'acide sulfurique concentré et chaud. L'acide fluorhydrique ne l'attaqueque très lentement ilacliondevient, au contraire, très vive si on touche le tantale avec un fil de platine.

Les alcalis en solution ne réagissent sur le tantale ni à froid, ni à chaud; il n'est attaqué que par les alcalis en fusion.

Les combinaisons les plus intéressantes du tantale sont celles qu'il fournit avec le chlore, le fluor, l'oxygène et le carbone.

On ne connaît que deux chlorures : un penlachlorure de tantale que Ton peut former par la méthode ordinaire, action du chlore sur un mélange d'oxyde et de charbon au rouge, ou naieux, comme Ta montré Sainte-Claire Deville, par réaction du chlore au rouge sur le carbure impur obtenu en chauffant au rouge blanc du charbon avec les minéraux de tantale ; on peut prendre aussi la fonte de tantale. Le pentachlorure de phosphore chauffé en tubes scellés avec l'anhydride tantalique donne naissance à dû pentachlorure. Demarçay, en faisant passer au rouge sombre des vapeurs de tétrachlorure de carbone sur de l'acide tantalique, a préparé du chlorure de tantale. MM.Delafontaine et Linebarger ont prétendu que seuU'acide colombique réagissait dans ces conditions.

Le pentachlorure forme des cristaux jaune clair qui fondent à 2 2 1 ° 3 et le liquide bout à 2 4 1 ** 6 sous 763 mm . Ces cristaux commencent à se sublimer vers i44^. Ils fument à l'air et se décomposent au contact de l'eau. Ils se dissolvent dans l'alcool absolu et donnent naissance à un éther. La dissolution du chlorure de tantale dans l'eau, faite même à froid, est trouble et se ■ prend au bout d'un certain temps en gelée. Après ébullition et dilution, le précipité se redissout dès que la liqueur n'est plus acide et la solution est opaline. Elle précipite alors totalement par l'acide sulfurique.

L'autre chlorure a été obtenu par M. Çhabrié\en chauffant dans le vide un mélange de penlachlorure de tantale et d'amalgame de sodium. Ce chlorure isolé au moyen de l'acide chlorhydrique très concentré se présente sous la forme de cristaux hexagonaux, d'un vert émeraude. Très solubles dans l'eau, ils fournissent un corps brun de formule TaCP2H^0.

Le fluor attaque le tantale ou la fonte de tantale, mêifne à froid, et fournit un fluorure qui a été peu étudié. Il en est de même de la dissolution du métal dans l'acide fluorhydrique. Mais ces fluorures se combinent aux fluorures alcalins pour former des fluotantalates signalés par Berzélius et très bien étudiés par Marignac, qui les a préparés plus simplement par fusion de l'acide tantalique avec le fluorure acide de potassium ou de sodium. Nous avons vu comment ils pouvaient servir à séparer le colombium du tantale. Leur formule est TaF^2MF.

Aivec l'oxygène, le tantale forme plusieurs combinaisons ; mais le seul oxyde intéressant et bien connu est l'anhydride tantalique Ta^O^. On obtient un tétroxyde Ta^O* noir, inattaquable par l'eau régale fluorhydrique, en chaufiTant le premier avec du charbon.

Le pentoxyde de tantale ou acide tantalique Ta^O^ se retire des minéraux comme celui de colombium. A l'état anhydre, cet acide est une poudre blanche, qui ne change pas de couleur quand on le chaufie et dont la densité varie avec le mode de préparation, la durée du chauffage ou la température atteinte depuis 7,o35 à 8,287. Il se dissout dans tous les cas dans les alcalis, le bisulfate ou le fluorure acide de potassium. Quand il a été calciné à basse température, on peut le dissoudre avec le bisulfate d'ammonium.

Avec les alcalins et les carbonates alcalins, il donne naissance après fusion à des tantalates correspondant à la formule STa^O^^MO qui sont solubles et dont les solutions traitées par les acides faibles (anhydride carbonique, hydrogène sulfuré) fournissent des précipités insolubles de mélatantalates(Ta^O^MO). L'anhydride sul-

TANTALE. SSg

fureux, les acides minéraux forts en précipitent des hydrates d'acide tantalique.

Avec le soufre, on obtient un sulfure auquel on attribue la formule TaS^. Celui-ci se prépare en chauffant du tantale en poudre et du soufre en fleurs à l'abri de l'oxygène, par l'action de l'hydrogène sulfuré sur le pentachlorure et en soumettant l'anhydride tantalique aux vapeurs de sulfure de carbone au rouge. On n'a jamais pu obtenir de sulfure par voie humide.

L'azote se combine bien au tantale, mais les produits obtenus n'ont pas été étudiés. Les azoturesTaN et Ta^N^ que l'on connaît proviennent de l'action du gaz ammoniac sur le pentachlorure. Joly a préparé des carboazotures en chauffant, à la température de fusion du nickel, le mélange i

Acide tantalique G

Carbonate de sodium. ... i Charbon de sucre i

La carburation du tantale, d'après Joly, est plus facile encore que celle du colombium. Dans le carbure Ta^C^, il y a seulement 6,i8 p. loo de carbone. Ce carbure d'un beau jaune de laiton est inattaquable par les acides.

Alliages. — Berzélius avait déjà signalé la formation d'alliage du tantale avec le fer et le tungstène :

En réduisant son oxyde contenant de l'acide tungstique, nous obtînmes un alliage ressemblant au tantale, mais )lus compact et plus dur que ce métal, et se laissant polir acilement.

L'oxyde de tantale est réduit par le fer à une haute température ; on obtient un alliage imparfaitement fondu et rayant le verre, qui ressemble à la fonte de fer, sans en avoir cependant la cassure cristalline.

Sqo industrie des métaux secondaires.

Marignac n*a pu obtenir qu'un alliage avec l'aluminium. M. Von Bolton a préparé des alliages de fer et de tantale très durs, mais ductiles encore, pour des teneurs en tantale variant de 5 à lo p. loo. Il ajoute que le tantale agit sur le fer comme le vanadium.

Le tantale ne se combine pas à l'argent et ne s'amalgame pas au mercure.

Avec le molybdène et le tungstène, il s'allie et donne des alliages ductiles quand la teneur de ces métaux est inférieure à 5 p. loo cassants pour des teneurs supérieures.

Poids ATOMIQUE. — Le poids atomique admis, en 1906^ par la Commission internationale est de 181. Cette donnée résulte des expériences de Marignacqui a analysé des fluotantalates de potassium rigoureusement purs.

MINÉRAUX. GISEMENTS. MINES

(142). Minéraux. — Presque tous les minéraux du tantale renferment du colombium. On ne peut citer comme minéraux de tantale exempta de colombium que le tantaliteà poussière brun cannelle (d'après l'analyse de Berzélius) et les mélanocérites de Barkewig (Norvège).

Tantalates. — Tantalites et colombites, Tantalates et Colomba tes de fer et de manganèse. La formule générale (FeO,MnO) mCb^O^nTa'O' oscillant entre lacolombite sans tantale et la Skogbollite sans colombium. P. S. = 6,o5 à 7,58. Cristaux d'un beau noir.

Haddam. Bodenmais. Fahlun. Kimito.

Variétés : Ildefonsite, tapiolite.

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Acide tantalique . .

)) colombique. .

» titanique. . .

» stannique . .

» tungstique . .

Oxyde de fer. . . .

)) de manganèse

)) de calcium. .

)) de magnésium

» d'uranium . .

Terres yttriques . .

» cériques. . .

Thorine.

Zircone . .

Yttrotantalite, — Tantalate d'yttria avec du colombium. P. S. = 5,4 à 6,0. Noire, brune ou jaune.

Variétés : hyelmite, rogersite.

Fergusonite, — Tantalate d*yttria avec beaucoup de colombium. P. S. =5, 7 à 5,8. — D.=5,5 à 6. Cristaux d'un brun noir à aspect résineux.

Ytterby (Suède), Groenland, Rockport (Etats-Unis).

Variétés : tyrite, bragîte.

Samarskite. — Tantale et colombate d*y ttria avec de l'urane et du thorium. P.S.=5,5 à 5,8 — D.^5 à 6. D'un beau noir à éclat résineux.

Monts Ilmen. Caroline du Nord.

TlTANOTANTAL ATES .

Polycrase. — Titanotantalates et colombates d'y ttria P. S. == 4,9 à 5,2. — D. = 5,5. Noir ou brun.

Hitterœ.

JELschynite. — Titanocolombate d'yttrium. P. S. = A, 6 à 5,25. Eclat résineux.

Gisements. — Les vrais minerais de tantale sont les tantalites. Trouvés d'abord en Finlande, àSkogboll, près de Kimito, en Suède à Brodbô et à Fahlun, puis en Norvège à Rosendal près de Bjôrkboda, à Haekaesaari près de Tammela, on les a signalés un peu partout en France, à la Villatte près de Limoges, en Bavière à Bodenmais, en Italie à Craveggia, au Mexique à Standish, au Groenland et en Australie. Dans la mine d'étain de Wadgina (ouest de l'Australie), on a trouvé en grandes quantités un minerai renfermant du colombium et du tantale en quantités presque égales, combinés au manganèse. Ce minerai est un mangano-tantalite. C'est dans cette dernière contrée et surtout aux États-

TANTALE. SqS

Unis que se trouvent les principaux gisements exploités. On peut citer aux Etats-Unis les gisements du comté de Llano (Texas), des comtés Mitchell et Barke (Caroline du Nord), comtés Rockport et Northfield (Massachusets). On en a signalé dans le Connecticut, à Brunchville et à Haddam, en Virginie,

A Baltimore, on a découvert récemment un nouveau minerai de tantale, qui renfermerait une forte proportion de silice. D'après M. Hillebrand, sa composition serait :

Acide tantalique 38 . 1 9

— colombique iS.ai

— silicique. ....... 12.98

Oxyde de fer 21.^3

— de manganèse 10. 48

. Ce minerai se trouverait dans du feldspath.

La samarskite, considérée comme un minerai rare, a été retrouvée en quantités abondantes dans la Caroline du Nord. Dans une mine de mica de Wiseman, près de la rivière Norlh-Toe (comté de Mitchell), on en a extrait dans une seulepoche,en 1875, près de 4oo kilogrammes. Dans la province de Québec, on a également découvert la samarskite dans les mines de mica de Maisonneuve et du Pied des Monts (comté de Berthier) ; ces mines sont à 120 kilomètres au nord de Montréal. Les filons de mica se trouvent dans de la pegmatite.

La fergusonile existe en grandes quantités dans les granits à Rockport (Massachusets) et dans le Groenland.

On exploite même les minerais à faible teneur en tantale^ comme on Ta fait dans l'industrie des manchons Auer, où on a été conduit à traiter des sables monazités, de préférence aux minerais de thorium.

3 9^1 ODUSTRIE DES MÉTAUX SECONbAIRES.

Ainsi la G'® Sempang Tin Mining exploite dans les États malais à Pahang des sables monazités renfermant :

Gassitérite 65 p. loo

Ilménite. i6 —

MoDazite i3 —

Golombite 3 —

La tonne de minerai vaut 900 francs environ et on sépare les divers constituants par des trieurs électromagnétiques.

Comme l'avait remarqué Berzélius, la cassitérite est souvent accompagnée de colombite et de tantalite ; et dans le Dakota on a pu retirer 1200 kilogrammes de colombite des gîtes stannifères de Black-Hills, avec de la tantalite.

Les minerais de tungstène renferment du tantale et du colombium, comme il a été dit plus haut. Aussi^ les minerais de tungstène et d'étain peuvent-ils fournir du tantale en quantité souvent considérable. C'est ainsi que de la scheelite et de la cassitérite, concentrées sur table de Wifley, ont fourni un minéral noir, à forte densité, 6,8, de composition suivante :

Acide tantalique. ... 44

Acide colombique ... 3o,5

La Pennsylvania Sait C** traite depuis plusieurs années la cryolite du Groenland, dont les résidus renferment une notable proportion de tantale. Dans la Caroline du Nord (comté d'El Paso), on a retrouvé la colombite associée à la pierre des Amazones.

Cours. — En résumé, les besoins de l'industrie ont stimulé les recherches, et le tantale, comme le thorium, a été trouvé en grande quantité. Aussi ce métal, qui,

TANTALE. SqS

hier encore paraissait introuvable, coûte-t-il moitié moins que l'argent, à peine 5o francs le kilogramme. Les minerais de tantale sont payés à raison de loo fr. l'unité d'acide tantalique et, eu moyenne, la teneur est de 2 2 pour loo, faisant ressortir ainsi le prix de la tonne à 2 200 fr. à New- York.

EMPLOI ET USAGES

(144). Emploi* — La fabrication de filaments pour lampes à incandescence est l'industrie qui consomme le plus de tantale à l'heure actuelle. C'est cette application qui a d'ailleurs rendu ce métal célèbre. Pour les raisons exposées plus haut, il était nécessaire, en vue d'augmenter le rendement lumineux des lampes à incandescence, de trouver une substance très réfractaire et moins volatile que le charbon. La maison Siemens et Halske confia cette recherche à deux de ses ingénieurs, MM^ Werner Von Bolton et Feuerlein.

M. Von Bolton étudia d'abord le vanadium, comme nous l'avons vu, et prépara de petits bâtonnets à l'aide d'un mélange d'acide vanadiqueetde paraffine. En chauffant ces bâtonnets à i 700® pendant plusieurs heures, la paraffine se volatilisa et il resta du trioxyde de vanadium quiconservait la for me des bâtonnets. Lesbâtonnets, garnis àleurs extrémités avec du platine, furent placés dans une ampoule semblable à celle des lampes électriques et dans laquelle on pouvait faire le vide. Les bâtonnets avaient deux centimètres de longueur et leur diamètre était de huit dixièmes de millimètre.

Sous l'action d'un courant de 1,8 ampère et de 42 volts, les bâtonnets étaient portés au blanc et, en même.

temps, on entretenait le vide dans l'ampoule au moyen d'une pompe. A cette température, la dissociation de l'oxyde commence à se produire, parce que la pression de Toxygène est très faible ; comme Toxygène est éliminé au fur et à mesure, il ne peut plus se recombiner au métal.

A la fin, les bâtonnets étaient devenus d'un gris métallique et sur les parois de l'ampoule un dépôt gris brun s'était formé, indiquant par suite que le vanadium ou son oxyde se volatilisait d'une manière sensible à cette température. Pour pouvoir apprécier la température de fusion du vanadium, M. Von Bol ton plaça le bâtonnet métallique dans une autre ampoule et à l'aide d'un courant intense, l'amena à fondre. A ce moment, la température estimée par la méthode photométrique fut trouvée égale à i 680^.

Le vanadium n'était donc pas assez réfractaire ; en outre, quoique parfaitement pur, il était cassant et ne se laissait pas étirer en fils. M. Von Bolton chercha alors, parmi les éléments analogues au vanadium et d'un poids atomique plus élevé, un métal plus réfractaire et peut-être plus ductile que le vanadium.

Comme le vanadium, deux métaux, le colombium et le tantale, forment par leur combinaison avec l'oxygène un oxyde très oxygéné, de formule générale M^0\ jouant le rôle d'acide. Mais les acides tanlalique et colombique sont blancs et par suite non conducteurs. Il était donc impossible de les réduire directement par le procédé électroly tique décrit plus haut. En les mélangeant encore avec de la paraffine et en les chauffant à 1 700*^ dans de la poudre de charbon, on réduit les acides et on obtient des acides bruns, bons conducteurs, correspon-

dant sensiblement à la formule M^O'. Us permettent de préparer les métaux. Le colombium est assez ductile et fond vers i gSo''. Le tantale très ductile se laisse facilement laminer et étirer en fils; son point de fusion est supérieur à 2 260° et voisin de 2 3oo".

Le mêlai réfractaire et ductile était trouvé. Il est curieux de voir que la ductibilité des trois métaux préparés à Tétat de pureté absolue parle procédé élégant de M. Von Bolton croît en même temps que s'élèvent le point de fusion et le poids atomique.

Poids Point

atomique, de fusion.

Vanadium .... 5 1.2 1.680 degrés.

Colombium .... 94 i . 95o —

Tantale 181 3.3oo —

Au début, on prépara le tanlale en chauffant un mélange de pentoxyde de tanlale et de charbon aggloméré avec de la paraffine jusqu'à i 4oo°. Il se forme du létroxyde gris qui devient conducteur de Félectricité et que Ton peut chauffer au blanc dans le vide de manière à le dissocier.

En perfeclionnant la méthode de Berzclius, on a pu obtenir d'une manière pratique le tantale pur, par réduction du fluotantalate de potassium au moyen du potassium métallique. L'oxyde et Thydrure qui accompagnent toujours le tantale sont dissociés par chauffage dans le vide. En opérant dans de semblables conditions, M. Von Bolton a pu présenter à la Société allemande de Bunsen un lingot de 64 grammes correspondant à une consommalion d'énergie électrique de 76 chevaux.

Quand le métal est parfaitement pur, il est exccss-

Les Métaux secondaires, 28

SgS lî-ÏDUSTRIE DES MÉTAUX SECO^NDAIRES .

vement ductile; il peut se lamiaer et s'étirer en fils très fins de o°^ni,o3dont la ténacité est très grande.

M. Feuerlein utilisa les filaments ainsi obtenus. Dès 1908, il avait constaté que Ton pouvait réaliser une belle incandescence dans le vide, même avec des fils assez gros en ne consommant que i,5 à 2 watts par bougie et que plus le métal était pur, plus sa résistance croissait en même temps que diminuait le dépôt formé sur les lampes. Les fils de o""",o5 permirent de préparer des lampes pour iio volts. La lampe actuelle est formée d'un filament de 65o^°^ de longueur et de o°^''^,o5 de diamètre, dont le poids est de ogr.022. Un kilogramme de tantale suffit â la confection de 45 000 lampes. Pour pouvoir placer un fil aussi long dans une ampoule de dimentions ordinaires, il fallut adopter un dispositif spécial. On essaya d*abord d'enrouler le fil enspirale, comm« l'avait fait le D*^ Auer, puis de le replier en boucles ; mais le tantale se ramollit bien avant d'atteindre son point de fusion. Aussi, spires et boucles venaient-elles au contact les unes des autres, si Ton n'avait pas le soin de maintenir la lampe toujours dans la même position.

M. Feuerlein rendit l'emploi de la. lampe au tantale vraiment pratique en enroulant le fil d'une manière nouvelle (fig. 34). A l'intérieur de l'ampoule, se trouve une tige de verre portant deux renflements distants de 5 centimètres environ. Dans ces renflements sont fixés des crochets en acier au nickel, que l'on introduit dans le verre amené à l'état pâteux. Ces crochets sont disposés symétriquement 1 1 en haut, 1 2 en bas, et représentent les carcasses de deux parapluies dont celui du dessus serait renversé. Sur les crochets passe en zigzags

le filament, dont les deux extrémités sont reliées à deux conducteurs en acier au nickel soudés dans le verre. Tout l'ensemble a la forme d'un cylindre.

La lampe peut fonctionner sous 1 10 volts; elle fournit 25 bougies avec une dépense de i, 7 watt par bougie décimale. Vendues au début 5 francs, ces lampes coûtent aujourd'hui moitié moins. Enfin, Temploi de fils plus fins a permis de diminuer la hauteur de Tampoule.

Quand le filament est neuf, la lampe résiste très bien aux chocs et peut être

expédiée sans danger de rupture.

Après quelques heures de fonctionnement, le filament se modifie profondément. Comme nous l'avons vu, la densité du métal augmente par suite de fusions partielles; le filament se contracte çt alors les angles formés par les crochets de suspension deviennent plus aigus. Le métal devient lui-même plus cassant.

Le fil se modifie probablement par suite d'une fusion partielle. Au microscope, on voit (fig. 35)que la surface, au lieu d'être lisse, est granulée; et en même temps sur l'ampoule s'est produit un dépôt noir. Parfois il arrive que le filament se brise, mais les

4oo

brins en retombant touchent Vun ou l'autre des zigzagset se ressoudent. La lampe continue encore à fonctionner.

Pour toutes ces raisons, la durée des lampes au tantale est limitée ; on admet qu'elle est en moyenne de 800 heures comme celle des lampes au carbone sur un courant continu. Elle ne serait que de 600 heures sur courant alternatif à cause du noircissement plus rapide de Fampoule. M. Percy Good* a tout particulièrement insisté sur le noircissement des ampoules et il attribue la production rapide de certains dépôts à la présence d'un peu de çolombium.

Voici un tableau montrant la variation de l'intensité lumineuse de lampes au tantale :

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