INSALUBRITÉ RELATIVE DE QUELQUES ALLIAGES LES PLUS EMPLOYÉS

Argent de 2e titre [l±t) <

Maillecbort 2

Cuivre 14

Laiton 16

Le bronze est un alliage de cuivre et d' étain. Il est impossible d'en déterminer les propriétés absolues, car elles se modifient suivant les proportions de ses deux éléments. Ainsi on dira d'une

manière générale que sa densité est plus grande que celle des deux métaux qui le composent; ou dira qu'il est plus dur que le cuivre, mais on ne pourra rien préciser.

Le bronze est plus fusible que le cuivre, et il a la singulière propriété de devenir malléable, par la trempe. C'est à quoi nous devons de savoir fabriquer aujourd'hui les cymbales et le tamtam. Cette propriété rend également facile la fabrication des médailles, car on les frappe après les avoir trempées, puis on les recuit pour les durcir.

Lorsque le bronze fondu se refroidit, il se sépare en deux ou plusieurs alliages de composition et de propriétés différentes. Chauffé graduellement, à mesure qu'il approche de son point de fusion, il présente le phénomène de la liquation, et laisse suinter de l'étain liquide. Fondu à l'air, il s'oxyde, mais l'oxydation ne marchant pas également pour les deux métaux, leurs proportions relatives changent, et l'alliage se modifie.

Ces difficultés se font sentir principalement dans la fabrication de grosses pièces, telles que les canons : au surplus ces instruments étant exposés à supporter de fortes pressions, des chocs réitérés, et souvent de hautes températures, perdent nécessairement et peu à peu leurs qualités primitives.

La composition du bronze varie suivant les usages auxquels on le destine. Voici les principales variétés :

Cuin-e. Btain.

Bronze des canons 90 .... 10

— descloches 78 .... 22

— de cymbales et des tam-tam .... 80 . . . . 20

— des miroirs de télescope 67 .... 33

— des médailles 95 .... 5 plus quelqnes millièmes

de iinc.

Une partie de la petite monnaie en circulation en France est une espèce de bronze. Pour se faire une idée de sa composition , il faut se souvenir de sa provenance. Les pièces de l'époque révolutionnaire (4789), provenant de la fonte des cloches, ont une composition différente des pièces frappées antérieurement. Ainsi, les sous rouges frappés avant la première révolution renferment à peine un peu plus de 4/2 p. 0/0 de métaux étrangers. Les sous faunes , qui ont été faits avec des cloches fondues , renferment environ 85 parties de cuivre, 45 parties d'étam, plus, de faibles quantités de fer, zinc, plomb, etc., etc. Les sous faits avec le métal affiné des cloches renferment 96 parties de cuivre et 4 parties d'étain ; souvent on v trouve des traces d'autres métaux.

644 CHIMIE ELEMElfTAIftE.

Les altérations que les pièces de monnaie subissent par l'action de l'air ne sont pas sensibles, car le frottement qu'elles éprouvent dans la circulation entretient leur surface toujours propre. Il n'en est pas de même des médailles : leur oxydation peut compromettre la finesse de leurs empreintes. Pour éviter cet inconvénient , on les recouvre d'un vernis, qui leur donne d'ailleurs un ton sombre beaucoup plus agréable à l'oeil que celui du bronze. Cette opération s'appelle le bronzage '.

Résumons les principaux traits de l'histoire du cuivre.

Le cuivre préparé en Europe est tiré principalement des pyrites cuivreuses (sulfure de cuivre et de fer). Leur traitement se partage en deux phases, dans la première, on élimine le sulfure de fer ; dans la seconde , on fait passer le sulfure de cuivre à l'état d'oxyde, puis, on réduit cet oxyde.

Fusible à une température élevée, malléable et tenace, le cuivre se range parmi les métaux les plus utiles. L'air l'altère, il est vrai, mais son action se limite à la surface. Il donne deux oxydes, qui communiquent aux verres et aux fondants, l'un (le protoxyde) une belle couleur rouge , l'autre (le bioxyde) une belle couleur verte. Ce dernier est la base des sels cuivriques communément employés. Parmi les deux chlorures, l'un se distingue (le protochlorure) par son utilité dans l'analyse des mélanges gazeux ; car, dissous dans l'ammoniaque, il absorbe très-rapidement l'oxyde de carbone et l'oxygène. Parmi les sels , rappelons d'abord le sulfate, qui sert à de nombreuses industries, et notamment à celle de la teinture; viennent ensuite l'arseniite (vert de Scheele),et l'acéto-arseniite (vert de Schwenfurt), dont la couleur verte est si chère aux peintres : enfin, les deux carbonates naturels (la malachite et le bleu de montagne) servent, l'un pour former des objets de luxe (coupes, vases, colonnettes, etc.), l'autre pour peindre le papier. Le cuivre allié au zinc forme le laiton , dont les variétés sont aussi nombreuses que les applications : allié à l'étain , il forme le bronze, avec lequel on fait les statues, les cymbales, les tam-tams, les cloches et les canons.

Par ce résumé rapide, vous voyez, Messieurs, qu'après le fer, nul métal n'est aussi important que le cuivre.

1 . Pour bronier les médailles et leur donner l'aspect du brome florentin , on commence par faire bouillir dans une capsule en enivre, pendant environ \ d'heure, 8 à 10 litres d'eau dans laquelle on a introduit une pâte homogène formée de 500 grammes de vert de gris ( sous-acétate de cuivre), et de 475 gr. de sel ammoniac. Le liquide tire à clair est versé dans une autre capsule en cuivre où se trouvent les médailles disposées de telle sorte qu'elles ne doivent pas se toucher. Une éhullition d'un quart d'heure suffit pour achever l'opération.

Arrivons à l'étude du plomb.

Bien que les minerais de plomb soient nombreux, deux seuls sont assez abondants pour servir à la production annuelle du métal : production qui, pour l'Europe , s'élève à environ 850,000 quintaux métriques *. L'un de ces deux minerais est la galène, ou sulfure de plomb, l'autre est le plomb blanc, ou le carbonate de plomb. Ils sont presque toujours associés à des gangues quartzeuses, calcaires ou spathiques. Les méthodes de leur traitement, quoique en apparence très-variées, se réduisent à trois. L'une est fondée sur la réduction de l'oxyde de plomb par le charbon : une autre sur la réduction du sulfure par le fer ; la dernière sur la réaction qui se passe entre le sulfate de plomb , l'oxyde et !e sulfure.

Ce sontT en général, les minerais impurs et peu riches que l'on soumet à l'action réductive du charbon. Après les avoir lavés et bocardés , on les grille dans des fours à réverbère , ou bien en tas, et on les place ensuite dans de hauts- fourneaux à petite dimension (demi hauts-fourneaux), où ils éprouvent l'action simultanée de la chaleur et du charbon. Suivant la manière dont a marché le grillage, on obtient tantôt du plomb et des scories pauvres, tantôt ces deux produits, plus, des mattes plombeuses (sous-sulfure de plomb). Ce dernier cas se présente lorsque, pendant le grillage , il s'est formé beaucoup de sulfate de plomb. A mesure que le plomb devient libre , il tombe dans la sole , d'où il s'écoule dans un bassin de réception.

Voici les réactions principales qui ont lieu pendant ce traitement.

Par le grillage, le minerai (que nous supposons contenir beaucoup de galène ), passe à l'état d'oxyde et de sulfate de plomb. Ces deux produits sont réduits plus tard par le charbon. La gangue forme la scorie, soit parce qu'elle fond naturellement, soit parce qu'on lui a ajouté quelque fondant approprié. Si le minerai ne renfermait que du plomb carbonate, le grillage deviendrait inutile, et sa réduction aurait lieu directement.

La seconde méthode est réservée aux galènes très-siliceuses. Comme elle est fondée sur l'affinité du fer pour le soufre, H devient inutile de soumettre le minerai à un grillage préalable. Aussi le fait-on passer dans des fours à réverbère , ou dans des fours à manche, conjointement avec de la fonte de fer grenaillée

(i) De tontes les nations européennes , l'Angleterre et l'Espagne sont ceUes qni produisent le plus de plomb. La première en produit un peu moins de la moitié, et l'Espagne un peu moins des ~. La France n'en produit qh'nn centième.

et des scories provenant d'opérations antérieures. Les scories ont pour but de déterminer la formation des silicates, et, par conséquent, la fusion de la gangue siliceuse. Le plomb que Ton obtient ainsi est toujours accompagné d'une certaine portion de matte plombe use, que, plus tard, on soumet à son tour à l'action du fer.

La troisième méthode est appliquée principalement aux galènes peu siliceuses, et assez riches pour rendre au moins 50 p. 0/0 de métal. Elle est appelée méthode par réaction, parce qu'elle est fondée , ainsi que je l'ai déjà dit , sur l'action réciproque de l'oxyde, du sulfure et du sulfate de plomb.

Avant de parler des détails du traitement, il faut nous rendre compte de ces réactions.

Un équivalent de sulfure de plomb, et deux équivalents d'oxyde renferment les éléments d'un équivalent d'acide sulfureux, et de trois équivalents de plomb métallique.

2PbO + PbS = SO* + 3Pb

Un équivalent de sulfate de plomb et un équivalent de sulfure renferment de quoi faire deux équivalents d'acide sulfureux et deux de plomb.

PbO,SO' + PbS=2SOf + 2Pb «

Cela admis, qu'arrivera-t-il si l'on grille de la galène? Ses éléments seront attaqués par l'oxygène de l'air ; il se formera de l'oxyde de plomb et du gaz acide sulfureux ; mais cet acide ne se dégagera pas entièrement, car il passera en partie à l'état d'acide sulfurique. Il y aura donc nécessairement formation- de sulfate de plomb. Ajoutez que l'action de l'air pendant le' grillage est lente et successive, de sorte que, dans un certain moment, la masse doit être un mélange d'oxyde, de sulfure et de sulfate de plomb. N'est-il pas clair que si dans ce moment on supprime l'action de l'air , et que l'on continue l'action de la chaleur , les réactions dont nous avons parlé se manifesteront dans le mélange, et la mise en liberté du métal en sera le résultat?

C'est ce qui a lieu en effet dans les usines , où la nature du minerai permet de suivre la méthode par réaction. On introduit dans un four à réverbère le minerai à l'état de schlich (résidu de la lévigation). Là il se grille, et lorsqu'il s'est transformé en partie en oxyde et en sulfate, on le brasse avec soin, on ferme toutes

1 . Avec la moitié de sulfure de plomb , on n'obtient que le tiers du plomb à l'état de métal , et le reste à l'état d'oxyde.

les portes du fourneau , et on donne un bon coup de feu. C'est alors que les réactions s'opèrent et que le plomb est mis en liberté à l'état métallique.

Résumons tous ces phénomènes par une équation.

PbO,SO* + 2PbO+2PbS = 3SO« + 5Pb

Toutefois , dans la pratique , le résultat n'est jamais aussi net que la théorie l'indique. Avec le plomb, on obtient une matte (sous-sulfure de plomb Pb* S) , qui doit être plus tard soumise à un nouveau traitement ; mais il n'en est pas moins vrai que le métal obtenu par le procédé que nous examinons est le résultat des réactions qui ont lieu entre le sulfate, le sulfure et l'oxyde de plomb.

Comme presque toutes les galènes sont argentifères , le plomb qu'on en extrait directement renferme de l'argent. Pour l'en séparer , on le soumet à la coupe liât ion. Nous donnerons ailleurs qfuelques détails sur cette opération ; pour le moment, qu'il vous suffise d'apprendre que l'on sépare ces deux métaux en profitant, de la facilité qu'a le plomb de s'oxyder, et de la fusibilité de son oxyde. On sait que l'argent n'est pas directement oxydable, et que son point de fusion est très-élevé. Le plomb fondu, qui oxydé à une haute température , conserve sa fluidité , s'écoule par une échancrure pratiquée sur les bords de la coupelle ', tandis qu'une autre portion pénètre dans l'intérieur de la coupelle elle-même. Le premier oxyde qui se forme est impur et noir ; il porte le nom Maastricht . Celui qui se forme par la suite porte le nom de litharge, et il est de moins en moins impur. À mesure que la coupellation avance, la masse du plomb diminue et s'enrichit d'argent : enfin , ce dernier métal finit par rester seul dans la coupelle, allié tout au plus à ~ de son poids de plomb. Vabstricht est traité ensuite comme minerai ; la litharge qui n'est pas livrée au commerce, est réduite (revivifiée) par le charbon dans un fourneau à manche.

D'après ce que nous avons dit, on voit que le plomb n'est livré au commerce qu'après avoir été amené deux fois à l'état de métal * ; ce qui n'empêche pas que même celui qui est qualifié de

1 . La coupelle des usines est un bassin circulaire qui sert de sole à un fourneau à réverbère dont la toute hémisphérique est mobile. Les parois de la coupelle sont en briques placées de champ , posées sur une couche de scories , et recouvertes d'une couche de marne.

2. Autrefois onnecoupellaitleploml: que lorsqu'il renfermait au moins -— ^ d'ar- Kent î aujourd'hui on traite pour argent des plombs qui sont beaucoup plus pan-

648 CHIMIB ÉLtlIENTAIBE.

pauvre, ne contienne toujours des traces d'argent. Pour l'avoir exempt de ce dernier métal, il faut le tirer d'un sel tel que l'acétate ou l'azotate de plomb.

11 n'est pas étonnant que le plomb ait été connu dès la plus haute antiquité. L'abondance de ses minerais, et leur facile réduction, font comprendre assez pourquoi ce métal a dû être connu avant le fer. Les alchimistes lui avaient donné le nom de Saturne, parce que, dans leur langage figuré, ils appelaient voracité ce que nous appelons tendance à s'allier. Pour eux, le plomb dévorait certains métaux , comme l'or, l'argent, l'étain, etc., etc., parce qu'en s' alliant avec eux il en faisait disparaître toutes les propriétés.

Le plomb est blanc, bleuâtre et très-éclatant, lorsque sa surface vient d'être mise à nu ; il cristallise en octaèdres réguliers ; il a une odeur particulière qui se développe surtout par le frottement; sa densité est 44,44; il tache les corps en gris-bleuâtre; il est le plus mou de tous les métaux solides usuels, et se prête par conséquent à des usages pour lesquels il ne peut être remplacé par aucun autre métal. Il occupe le sixième rang pour la malléabilité au laminoir, et le dernier pour la ductilité à la filière ; d'où 0 résulte que ses fils ne peuvent jamais être aussi minces que ceux d'or, d'argent, de platine, de fer, de nickel, de cuivre, de zinc et d'étain; en revanche ses feuilles ne le cèdent, sous le rapport de la ténuité, qu'à celles de l'or, de l'argent, du cuivre, de l'étain et du platine. Il est le dernier parmi les métaux tenaces, car un poids de 9 kilogrammes suffit pour casser un fil de plomb de 2 ■■ d'épaisseur. Il fond à -f 335° et répand des vapeurs au rouge clair. Sa volatilité est telle qu'il peut subir une perte de 9 0/0 à la température d'un four à porcelaine. Son équivalent est 4294,5; son symbole est Pb.

Le plomb se ternit par l'action de l'air, mais l'altération s'arrête à la surface ; il s'oxyde, au contraire, très-rapidement, si l'on fait intervenir l'action de la chaleur ; dans ces circonstances une masse considérable de métal peut passer en très-peu de temps à l'état d'oxyde, si on enlève ce dernier à mesure qu'il se forme.

Le plomb s'altère promptement au contact de l'eau pluviale; il

Très , en les soumettant d'abord à l'affinage par criitallisation. Pour faire cette opération , on laisse refroidir lentement une masse de plomb fondn très-peu argentifère , ayant soin de la brasser arec une spatule en fer. Une partie du métal se solidifie et prend la forme d'une poudre cristalline, que l'on enlève à fnr et mesure : la portion qui reste liquide s'enrichit de plus en plus en argent , parce que Ja portion qui s'est solidifiée n'en contient guère. En sorte que Ton peut séparer nue masse de plomb très-peu argentifère , en deux parties , l'une riche en métal précieux, l'autre encore plus pauvre que ne Tétait la masse primitive.

suffit de projeter de la limaille de plomb dans une pareille eau ou dans de l'eau distillée , pour voir paraître aussitôt des traînées blanches qui partent des parcelles métalliques qui ne sont pas tombées au fond. Ces traînées blanches sont formées par du carbonate de plomb. Si Ton répétait l'expérience avec de l'eau ordinaire, qui renferme généralement des matières salines, telles que sulfates, chlorures, etc., etc., ce phénomène n'aurait pas lieu.

Cette différence explique pourquoi il n'y a aucun inconvénient à conduire de l'eau ordinaire par des tuyaux en plomb , tandis qu'il peut y en avoir de fort graves à conserver l'eau pluviale dans des réservoirs faits avec ce même métal. Vous vous expliquerez aussi pourquoi certains objets en plomb se conservent fort bien, tandis que d'autres s'altèrent rapidement. Les conduits de Versailles, qui datent de Louis XIV, ont été trouvés aussi intacts que s'ils avaient été posés tout récemment, tandis que l'on a trouvé d'anciennes toitures en plomb fort endommagées. C'est quo les premiers ont toujours été en contact avec de l'eau qui renfermait des sulfates et des chlorures : les dernières , au contraire , ont été souvent en contact avec de l'eau pluviale, qui ne renferme guère d'autres sels que des azotates.

En se combinant avec l'oxygène , le plomb donne naissance à trois oxydes dont vous voyez ici les formules.

Pb*0 == Sous-oxyde

Pb 0 «Protoxyde (litharge)

Pb 0* = Bioxyde ( acide plombique ) .

Nous n'avons à nous occuper que des deux derniers et des composés qu'ils forment en se combinant entre eux (minium).

Quand on calcine du carbonate ou de l'azotate de plomb , on obtient une poudre jaune qu'on appelle massicot; si l'on chauffe assez le massicot pour le fondre, il cristallise en se refroidissant, et porte alors le nom de litharge.

Le massicot et la litharge sont donc la même chose , à cela près que le premier n'a pas été fondu ; l'un et l'autre représentent le protoxyde de plomb (Pb 0). '

Le protoxyde de plomb a des aspects très-variés : il y en a de blanc, de jaune, de rouge, de rose. Ces différences tiennent à la manière dont il a été préparé, ou à l'action de certaines influences