CLASSIFICATION DES MÉTAUX

Métaux qui

Métaux ab-

Métaux dont

absorbent

sorbant l'o-

les oxydes

l'oxygène et

l'oxygène à

xygène à la

se réduisent

! décomposent

la tempéra-

chaleur rou-

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ture la plus

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élevée, et

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ment, ils ne

composent

décomposent

l'eau à froid

pas l'eau en

en présence

présence des

des acides

acides éner-

énergiques.

giques.

f Potassium.

Magnésium.

Fer.

Tungstène.

Cuivre.

Mercure.

Sodium.

Manganèse.

Nickel.

Molybdène.

Plomb.

Argent.

Lithium.

Aluminium.

Gobait.

Osmium.

Bismuth.

Rhodium.

Barium.

Glucininm.

Chrome.

Tantale.

Iridium.

Strontium.

Zirconium.

"Vanadium.

Titane.

Palladium.

Calcinm.

Yttrinm.

Zinc.

Étain.

Platine.

Thorium.

Cadmium.

Antimoine.

Rhuteniiim.

Gerium.

Uranium.

Niobinm.

Or.

Lantane.

Ilmenium.

Didyme.

Erbium.

Terbinm.

Pelopium.

Dans la première section, on rencontre les métaux qui décomposent l'eau à toutes les températures. Les oxydes auxquels ils donnent naissance sont connus des chimistes sous le nom d'oxydes alcalins (potasse, soude, lithine), et d'oxydes terreux alcalins ( baryte, strontiane, chaux ) , parce qu'étant solubles ils communiquent à l'eau ce goût urineux que les anciens chimistes appelaient alcalescent. Le degré d'affinité pour l'oxygène va en décroissant à mesure que l'on descend la série, ainsi que l'expérience semble le prouver. Jetons dans l'eau un peu de potas-

sium, nous verrons ce métal s'entourer d'une flamme, tournoyer pendant quelque temps, puis disparaître. Faisons la même expérience avec le sodium, nous le verrons devenir le centre d'une effervescence assez vive, tournoyer et disparaître à son tour. Dans les deux cas , il y a eu décomposition de l'eau : l'oxygène a oxydé les deux métaux, et l'hydrogène est devenu libre ; mais l'oxydation du potassium a produit une telle chaleur que l'hydrogène s'est enflammé, ce qui n'a pas eu lieu pour le sodium. Si l'on admet que la chaleur dégagée dans l'acte d'une combinaison est la mesure de l'énergie avec laquelle la combinaison même s'effectue, il faut conclure que le potassium a plus d'affinité pour l'oxygène que le sodium. On pense qu'à parité de circonstances, le bariura aurait dégagé encore moins de chaleur que le sodium, le strontium moins que le barium, ainsi de suite.

Par cela seul que les métaux de la seconde section ne décomposent l'eau qu'au-dessus de + 50°, il est établi que leur affinité pour l'oxygène est moindre que celle des métaux de la section précédente. On peut en dire autant de la troisième et de la quatrième, car les métaux de Tune ne décomposent l'eau qu'au-dessus de + 400°, et ceux de l'autre ne la décomposent qu'à la chaleur rouge faible.

La troisième section se distingue par une particularité qu'on ne rencontre pas dans les sections suivantes : tous les métaux qu'elle renferme décomposent l'eau à froid en présence des acides énergiques. Voici du fer qui ne décompose l'eau qu'à une température de beaucoup supérieure à -f 400°, et qui néanmoins la décompose immédiatement si l'on fait intervenir de l'acide sulfurique. Si nous opérons de même avec un métal de la quatrième section, avec de l'étain, par exemple, il n'y aura nul dégagement de ce gaz, ce qui prouve que l'eau ne se décompose pas. Cette différence s'explique par la considération que les oxydes des métaux appartenant à la troisième section jouent le rôle de base, et se combinent avec tous les acides pour former des sels ; les oxydes des métaux appartenant à la quatrième section jouent, au contraire, le rôle d'acides et contractent de préférence des combinaisons avec les bases. On conçoit donc que l'eau -se décompose, dans le premier cas, sous une influence sollicitante (la formation d'un sel), et point dans le second , où cette influence est nulle ou très-faible.

11 semblerait a priori que les métaux de la cinquième section dussent , à leur tour, décomposer l'eau en présence des acides, car leurs oxydes sont aussi basiques que ceux de la troisième ; cependant il n'en est rien. Mais si l'on songe que le cuivre, le plomb et le bismuth ne décomposent l'eau que très-faiblement, et

à une température très -élevée , on voit que s'ils ne répondent pas aux sollicitations des acides, c'est que leur affinité pour l'oxygène est très-faible.

On peut en dire autant pour les métaux de la dernière section. Ils ont si peu d'affinité pour l'oxygène, que leurs oxydes se réduisent par la simple action de la chaleur. Voyez cet oxyde d'argent qui est brun olivâtre : il suffit que je le chauffe avec une lampe à esprit-de-vin pour qu'il devienne d'un blanc mat, c'est-àdire pour qu'il devienne métal.

En résumé, la classification des métaux est fondée sur leur affinité pour l'oxygène ; et la manière dont ils décomposent l'eau est la mesure de cette affinité. Pour se familiariser avec une pareille classification , on se rappellera à quelle température correspond chaque section, puisque cette température est précisément celle à laquelle l'eau est décomposée par les métaux qui constituent la section même. Ainsi :

Les métaux de la ir« décomposent l'eau an-dessous de 0°

id. de la 2* id. id. au-dessus de-f- 50*

id. de la 3* id. id. au-dessus de -j- 100°

id. de la 4e id. id. an rouge faible,

id. de la 5« id. id. an ronge très-intense.

id. de la 6« ne décomposent l'eau à aucune température.

Si vous ajoutez que les métaux de la 3e décomposent l'eau à froid en présence des acides, et que les oxydes des cinq premières sont indécomposables par la chaleur, vous aurez réuni de cette manière, les traits principaux de la classification.

Maintenant que nous avons les notions générales les plus importantes sur les métaux, et une règle à suivre pour les étudier, passons à leurs combinaisous, en commençant par les af liages.

Les alliages sont-ils des mélanges ou des combinaisons? De la manière dont on résoudra cette question , dépend l'intérêt que nous devons attacher à ces corps. S'ils ne sont que des mélanges, nous ne les examinerons que sous le point de vue de leur utilité ; s'ils représentent des combinaisons, ils auront pour nous une importance technique et scientifique à la fois.

Rappelons d'abord les caractères distinctifs des mélanges et des combinaisons. Les propriétés physiques et chimiques d'un mélange représentent la somme des propriétés particulières aux éléments dont il est formé. La densité d'un mélange provenant de deux corps réunis en quantités égales, sera la moyenne des deux densités : s'il est solide, il n'aura pas de forme régulière déterminable; s'il est liquide, son point d'ébullition ne sera pas

constant. Une combinaison au contraire, si elle est solide, aura une forme dé ter minable, ses caractères ne rappelleront d'aucune manière ceux des corps qui la constituent. Aucune propriété de l'eau, par exemple, ne ressemble aux propriétés de l'hydrogène et de l'oxygène : dans l'ammoniaque rien ne nous décèle l'hydrogène et l'azote. Cela dit , examinons ce que l'on appelle un alliage.

Que l'on mêle à du mercure une certaine quantité d'or en poudre, et que l'on chauffe le mélange, pendant quelques instants : si, longtemps après l'avoir laissé refroidir, on le jette sur une toile, la plus grande partie filtrera, mais une portion, ayant une consistance butyracée, ne filtrera pas : en pressant cette dernière portion dans une peau de chamois , on en fera sortir encore une certaine quantité de liquide : ce qui restera, sera dur, grenu et blanc ; il sera composé d'un équivalent de mercure et de deux équivalents d'or; ce qui correspond, à peu de chose près, à 400 parties du premier métal et à 900 parties du second : sa densité n'aura pas de rapport avec celle de ces deux métaux ; sa forme cristalline sera le prisme à i pans, forme que ni l'or ni le mercure n'affectent jamais. Examine-t-on la partie liquide, on trouvera que c'est du mercure qui tient en dissolution une quantité minime de la matière grenue.

Qu'auriez-vous pensé , Messieurs , du résultat que vous auriez obtenu en projetant dans l'eau chaude de l'acide borique anhydre? (Je choisis cet acide pour exemple, parce que vous le connaissez.) Vous savez que, par le refroidissement, vous auriez obtenu de l'acide borique hydraté et cristallisé, que vous auriez pu isoler, presque entièrement, au moyen de la filtration, tandis que l'eau n'en aurait retenu qu'une quantité insignifiante. Pour vous rendre compte de ce résultat, vous auriez dit que l'acide borique anhydre s'était combiné avec une certaine quantité d'eau pour former un composé qui, sous l'influence de la chaleur, restait d'abord dissous dans l'excès d'eau dont plus tard il se séparait presquen entier. Quelle différence trouveriez-vous entre les deux expériences ? De chaque côté un corps solide et un liquide : celui-ci se combine avec l'autre, et en même temps il sert de dissolvant au nouveau composé ; dans les deux cas, précipitation par refroidissement, séparation de l'excès du liquide par filtration ; dans les deux cas enfin, combinaison qui n'a aucun des caractères propres à ses principes constituants.

En effet, l'acide borique ordinaire ne ressemble pas plus à l'acide borique anhydre et à l'eau , que l'alliage ou l'amalgame dont je vous ai parlé ne ressemble à l'or et au mercure. Cet exemple permet d'admettre que les métaux, en s'alliant, produisent de

véritables combinaisons, lesquelles pourront, suivant les circonstances, être tenues en dissolution par celui des métaux qui aura été en excès sur l'autre. Un nouvel exemple corroborera le précédent et achèvera de montrer que les alliages ordinaires sont des combinaisons mêlées aux métaux qui leur ont servi de dissolvant. Si Ton fond par parties égales de l'étain et du plomb, et si Ton coule la masse liquide dans une lingotière, on trouve que les extrémités du lingot se figent les premières, tandis que le centre se maintient liquide encore quelque temps ; en examinant les différentes parties du lingot, on remarque que les extrémités ont un aspect cristallin plus prononcé que le centre, et que leur composition est représentée par un équivalent de chaque métal. A mesure que 1 on approche du centre, la texture cristalline devient de plus en plus confuse et la proportion de l'étain augmente de telle sorte, qu'il n'est plus possible de trouver dans là composition un rapport atomique quelconque. Il est clair que le composé Sn + Pb qui est peu fusible (il fond à H- 244°) s'est séparé le premier du reste de la masse formée d'étain, contenant une certaine quantité de l'alliage précédent ; en d'autres termes, les parties extrêmes de notre lingot sont aux parties centrales ce que les cristaux sont aux eaux-mères. Si nous ajoutons que souvent on constate un dégagement de chaleur, lorsque les métaux s'allient, on aura les trois caractères essentiels et distinctifs des combinaisons, savoir : 1° dégagement de chaleur au moment où la combinaison a lieu; 1° composition en proportions définies; 3° propriétés différentes de celles qui appartiennent aux principes constituants.

Nos idées sur la nature des alliages ne seraient pas complètes , si nous nous en tenions là ; elles ne seraient même pas exactes , car tous les alliages ne sont pas des combinaisons chimiques avec excès d'un des métaux constitutifs. Il y en a qui peuvent résulter de l'assemblage de plusieurs combinaisons définies ; et plusieurs métaux fondus ensemble peuvent former un tout d'apparence homogène, sans qu'il y ait de combinaison entre eux. Ainsi le fer est un métal qui ne s'allie pas aisément , et l'on rencontre de prétendus alliages de cuivre et de fer, ou de plomb et de fer, qui ne sont en réalité que des mélanges. Il est vrai que dans ce cas l'un des métaux y est toujours en trop petite proportion pour le considérer comme un principe constitutif d'une combinaison définie. Quant au cas particulier d'alliages qui résultent de la réunion de plusieurs combinaisons d'éléments identiques , mais en proportions différentes, on peut en démontrer l'existence par une expérience très-simple. Lorsqu'on observe un thermomètre plongé

dans un alliage ternaire qui, après avoir été chauffé à + 250°, par exemple, se refroidit peu à peu, pour se figer au-dessous de +1 00°, on trouve que la colonne du mercure s'arrête de temps en temps, avant d'arriver au point de figement : le temps d'arrêt est plus ou moins long, mais toujours appréciable. Ce phénomène tient à ce que chaque point d'arrêt correspond à la solidification d'un alliage particulier moins fusible que le reste de la masse. Par suite du changement d'état de cet alliage, une certaine quantité de chaleur devient libre et compense celle que la masse rayonne dans l'espace : dès lors le thermomètre arrête sa course descendante ; mais du moment où cette compensation , cette espèce d'équilibre cesse, le refroidissement recommence , la colonne mercurielle redescend encore pour s'arrêter de nouveau, lorsqu'un nouvel alliage se fige; en sorte que la masse, une fois refroidie, a l'aspect homogène, bien qu'elle ne soit qu'un assemblage de plusieurs combinaisons distinctes.

Nous considérerons donc les alliages comme des combinaisons tantôt isolées, tantôt réunies au métal qui leur a servi de dissolvant.

Examinons maintenant quelle est leur utilité, et pourquoi, le nombre des métaux étant déjà si considérable, on a songé à en produire ainsi de nouveaux. Sur quarante-sept métaux connus aujourd'hui , neuf seulement peuvent être employés seuls. En voici la liste :

Fer

Étain

Mercure

Cuivre

Argent

Zinc

Plomb

Platine

Ils sont employés seuls , parce qu'ils ont un certain degré de ductilité et de ténacité ; plusieurs d'entre eux parce qu'ils sont difficilement fusibles , et résistent à l'action de l'oxygène ; le mercure à cause de sa liquidité. Mais, en général, leur emploi est limité, puisqu'il dépend de leurs qualités spéciales : or, plus on pourra varier ces dernières , plus l'emploi des métaux variera à son tour. En alliant les métaux, on se propose de modifier les qualités propres à chacun d'eux, .de manière qu'ils puissent se prêter à de nombreuses applications. Plus l'industrie se développera, plus le nombre des alliages deviendra considérable.

Actuellement les métaux employés pour alliages ne dépassent pas le nombre de douze, c'est-à-dire tous ceux qui sont inscrits dans la liste précédente plus, l'antimoine , le bismuth et le nickel : on pourrait ajouter l'arsenic, qui n'est pas un métal, mais qui en joue le rôle dans cette sorte de composés.

Le nombre des métaux dont on ne se sert qu'à l'état d'alliage est très-restreint, relativement à celui des autres. Les premiers doivent seulement modifier les qualités des seconds , par celles qui leur sont propres, et qui sont toujours extrêmes. Ainsi l'antimoine, le bismuth et l'arsenic sont très-cassants; le nickel est le plus dur après le manganèse. Associés à d'autres métaux trop ductiles, trop malléables ou trop tenaces, ils doivent en modifier les propriétés; aussi n'entrent-ils généralement dans les alliages qu'en très-faible proportion.

Passons aux propriétés des alliages.

La densité des alliages est tantôt moindre, tantôt plus grande que celle qui serait déduite des densités et des proportions des métaux dont ils sont formés. Vous en avez un exemple dans les deux séries suivantes :

Alliages dont la densité est plue grande Alliages dont la densité est moint grande que la densité moyenne des métaux qui que la densité moyenne des métaux qui

les constituent. les constituent.

Or et zinc. Or et argent.

Id. étain. Id. fer.

Id. bismuth. Id. plomb.

Argent et antimoine. Id. ' cuivre.

Id. zinc. Argent et cuivre.

Id. plomb. Étain et plomb.

Id. étain. Id. antimoine.

Id. bismuth. Cuivre et plomb.

Cuivre et zinc. Zinc et antimoine.

Id. étain. Fer et bismuth.

Id. bismuth. Id. plomb.

Id. antimoine. Id. antimoine.

Plomb et bismuth.

Id. antimoine.

Il est remarquable que le fer qui s'allie difficilement, et semble ne pas avoir beaucoup d'affinité pour les autres métaux , figure exclusivement dans la série des densités les moins grandes. Plusieurs alliages de cette série sont formés par des métaux de la même section ou appartenant à des sections voisines , tandis que plus de la moitié des alliages compris dans l'autre série, sont formés par des métaux qui, suivant notre classification, sont éloignés les uns des autres. On pourrait croire que les alliages à densité moindre sont des mélanges, ou bien des combinaisons très-peu intimes * . En attendant de nouveaux faits qui permettent de for-

1. Par combinaison tnttm*, j'entends exprimer un composé dont les é'émentssont liés entre eux par une force relativement énergique. L'oxygène et l'hydrogène sont retenus par une plus grande affinité dans l'eau , que le chlore et l'oxygène dans l'acide hypochloreux.

muler une loi à cet égard , admettons que les alliages dont les densités sont plus fortes que celles de leurs éléments constituants, sont formés généralement par des métaux ayant entre eux beaucoup d'affinité.

Les alliages sont, en général, plus durs, moins ductiles et moins tenaces que celui des métaux constituants le plus ductile et le plus tenace : ils sont toujours plus fusibles que le moins fusible des métaux composants, et bien des fois , plus que chacun d'eux pris séparément. Le bronze , par exemple , est un alliage très-dur et point ductile ; cependant il est formé de deux métaux (le cuivre et rétain ) qui se laissent tirer en fil et rayer par le carbonate de chaux. Les alliages que Ton appelle fusibles (dont on fait un usage si heureux pour prévenir les explosions des chaudières à vapeur) ont un point de fusion inférieur à celui de leurs éléments. Huit parties de bismuth , cinq de plomb et trois d'étain constituent un alliage qui fond à + 94", 5 : cependant le premier métal fond à + 264°, le second à + 325°, le troisième à + 228\

Suivant M. Wertheim , les coefficients d'élasticité des alliages s'accordent avec la moyenne de ceux qui appartiennent à leurs composants. D'après M. Regnault, il en est de même pour la chaleur spécifique. M. Rudberg a fait, sur la chaleur latente des alliages, une observation qui mérite d'être signalée, à cause de son caractère de généralité : ce savant a reconnu que lorsqu'on laisse refroidir un alliage fondu, le thermomètre qui y est plongé devient deux fois stationnaire avant le figeaient. La raison qu'il donne de ce phénomène rappelle ce que nous avons dit , pour prouver que dans un mélange de plusieurs métaux fondus, il peut se former des alliages de composition différente. Voici , du reste, son explication : deux métaux fondus ensemble et bien mélangés, forment une combinaison à proportions définies, eLqui reste répandue dans celui d'entre eux qui se trouve en excès. La combinaison , quand elle est seule, se solidifie à un point fixe ; mais quand il y a excès d'un des métaux, la solidification du métal et de la combinaison n'a plus lieu au même degré : le métal en excès , se solidifiant presque toujours le premier, dégage sa chaleur latente ; ce qui produit un retard dans la marche du thermomètre. Le métal solidifié reste suspendu dans la combinaison chimique encore fluide, qui, lors de la solidification, occasionne un second arrêt du thermomètre, parce que sa chaleur latente se dégage à son tour.

Lorsqu'on soumet à l'action de la chaleur, un alliage composé de deux métaux, dont l'un est volatil, celui-ci entre en vapeur et laisse l'autre à nu. C'est ainsi qu'on retire l'argent et l'or des

combinaisons qu'ils forment avec le mercure ; ainsi qu'en chauffant convenablement du laiton , composé de cuivre et de zinc, on peut faire complètement volatiliser ce dernier métal, et obtenir l'autre presque pur. Lorsque les alliages sont formés de plusieurs métaux , et renferment des combinaisons , différentes par composition et par fusibilité, il se produit, en les chauffant graduellement, un phénomène particulier connu en métallurgie sous le nom de liquation. Voici en quoi il consiste : si Ton chauffe graduellement un alliage, la combinaison métallique, faisant partie de. cet alliage, et qui sera la plus fusible, se liquéfiera la première, et suintera à travers le reste de la masse encore solide. Effectivement, lorsqu'on chauffe peu à peu un alliage composé d'équivalents égaux de cuivre et de plomb , il se sépare d'abord un alliage liquide formé de douze équivalents de plomb et un de cuivre, et il en reste un solide qui renferme douze équivalents de cuivre et un de plomb. On profite de ce partage , pour faire passer dans le plomb, l'argent qui est dans le cuivre; argent que l'on isole plus tard par la coupellation.

Certains alliages ont la singulière propriété de perdre leur dureté par suite de la trempe; je vous citerai, comme exemple , celui qui est composé de quatre-vingt-quatorze parties de cuivre et de six d'étain. Cet alliage, lorsqu'il a été refroidi lentement, est si dur qu'on peut le pulvériser à coups de marteau ; si , au contraire, il a été trempé, c'est-à-dire refroidi brusquement, il est aussi malléable que le cuivre. Ceci tient peut-être à ce que la trempe empêche les arrangements moléculaires auxquels se rattachent certaines propriétés physiques de la masse. Quoi qu'il en soit, c'est grâce à ce phénomène, que nous pouvons aujourd'hui fabriquer des tam-tam, que jadis nous tirions de l'Orient.

L'action de divers agents sur les alliages est souvent modifiée par l'état de combinaison : ainsi , l'action de l'oxygène, par exemple, est généralement moindre sur les métaux alliés que sur les mêmes métaux isolés. Les exceptions peuvent être prévues : supposez un alliage formé de deux métaux, dont l'un, en s'oxydant, donne naissance à un acide, et l'autre à une base : dans ce cas, l'oxydation marchera très-rapidement. Ainsi , les alliages d'étain et de plomb, de chrome et de plomb, d'antimoine et de fer, d'antimoine et de potassium, etc., etc., s'oxydent avec une si grande facilité que plusieurs d'entre eux deviennent incandescents.

En discutant le phénomène de l'oxydation des alliages, il ne

faut pas perdre de vue l'influence que peut y jouer l'électricité.

Les premières portions d'oxyde qui se forment modifient , par

leur contact, les conditions électriques de la masse, et, selon les

v circonstances, elles hâtent ou retardent l'oxydation, ou bien encore elles la dirigent sur un élément plutôt que sur un autre. Bien qu'il soit difficile d'établir des règles à cet égard, on peut admettre qu'en général l'action de l'oxygène sur les alliages est moindre que celle que ce gaz exerce sur les métaux séparés, et que parfois elle se porte exclusivement sur celui des métaux qui est le plus oxydable ; en sorte que l'un des éléments de l'alliage est mis à nu, tandis que l'autre est complètement oxydé. C'est làdessus que repose le procédé de coupellation.

On a fait des observations semblables relativement à l'action des acides ; mais nous remarquerons ici une circonstance que l'on ne rencontre pas dans l'action de l'oxygène : il n'y a pas d'alliage formé de métaux oxydables qui ne soit tôt ou tard altéré par l'air, tandis qu'il y en a qui ne se laissent pas attaquer par les acides, bien que leurs éléments séparés le soient fort bien. Une particularité doit encore attirer notre attention : Supposez un alliage composé d'équivalents égaux d'argent et de cuivre; il résistera à l'action de l'acide azotique faible; cependant cet acide attaque séparément les deux métaux. D'après M. Karsten, le cuivre et le zinc, alliés dans la proportion d'un équivalent de chaque métal, ne sont pas attaqués non plus par l'acide sulfurique étendu ; mais si dans ces deux alliages, il y a un peu plus d'un métal que de l'autre (de cuivre, par exemple, dans le premier, de zinc dans le second ), l'action se manifeste tout aussitôt et continue jusqu'à la fin. Y aurait-il dans ce phénomène, intervention d'une influence galvanique, ou bien serait-ce un de ces effets de mouvement communiqué dont parle Liebig, effets qui semblent rentrer dans les phénomènes de catalytie, dont parle Berzélius * ? Quoi qu'il en soit , le fait est avéré, et il n'a lieu que pour les alliages, car on connaît des métaux (le fer, par exemple) sur lesquels l'action des acides commence et puis s'arrête, mais on n'en connaît pas qui , paralysant d'abord l'action ordinaire d'un acide, l'excitent ensuite par l'intervention d'une influence particulière.

1 . Un corps qui se décompose par le simple contact d'an autre corps, sans que ce dernier s'altère, ni qu'il soit affecté par aucun des produits de la décomposition, constitue un phénomène déterminé, d'après Berzélius, par une force particulière qu'il appelle eatalytie ou force de présence. L'eau oxygénée est un des exemples les plus remarquables de ce phénomène : elle se décompose par son simple contact avec le platine qui, de son côté, ne subit aucune altération. La décomposition d'un corps déterminée par le contact d'un autre corps qui se décompose lui-même, sans qu'il y ait aucune action entre les produits des deux décompositions, constitue , d'après M. Liebig, un phénomène de mouvement communiqué. La fermentation do sucre en est un exemple. Cette substance se décompose parce que le ferment se décompose lui-même; les produits de la double décomposition restent isolés et indépendants les uns des autres.

Ne pouvant rien vous dire de général relativement à l'action des autres métalloïdes sur les alliages, je me réserve de vous faire connaître quelques faits particuliers dignes d'intérêt , lors de l'étude spéciale des métaux. Arrivons à la préparation des alliages.

Le procédé le plus suivi consiste à fondre les métaux soit simultanément, soit successivement. On remarque presque toujours un dégagement de chaleur. Rien ne met plus en évidence ce phénomène que l'expérience suivante : Dans une cloche courbe contenant de l'azote, et disposée sur la cuve à mercure, j'introduis un peu de potassium et un fragment d'antimoine ; avec une petite lampe à alcool , je chauffe légèrement les deux métaux qui doivent se toucher : le potassium fond , et un instant après l'antimoine entre en combinaison avec lui en dégageant une chaleur si forte que la masse s'embrase.

Lorsque les métaux sont oxydables, ce qui est le cas le plus fréquent , on les fond après les avoir recouverts de charbon en poudre, destiné à réduire les oxydes à mesure qu'ils se forment.

Si l'un des métaux est volatil , on se sert de son oxyde et de charbon : celui-ci le réduit peu à peu, et le métal , pouvant s'allier à mesure qu'il devient libre, ne se volatilise pas. Dès que la fusion est complète, on brasse le bain avec soin pour le rendre homogène, puis on le coule dans des moules de forme déterminée ou dans des lingotières.

Quand la masse d'un alliage est assez considérable, il devient presque impossible de l'obtenir homogène. Ce que nous avons dit précédemment explique cette impossibilité. Les alliages ordinaires fondus pouvant être considérés comme une dissolution d'une ou plusieurs combinaisons métalliques dans une matière de nature métallique elle-même, on conçoit que, par le refroidissement, les principes dissous se séparent du dissolvant en vertu de la différence de densité : dès lors, l'homogénéité est détruite, et certaines qualités (ténacité, dureté, etc., etc.) qui en dépendent sont singulièrement modifiées. On trouve un exemple remarquable de ce fait dans le bronze des canons. Si l'on analyse différentes parties d'un canon qui aurait été fait avec un alliage composé de 400 parties de cuivre et M d'étain, on trouvera de telles différences que, pour ce dernier métal, elles peuvent aller du simple au double. On pourrait amoindrir cet inconvénient par un refroidissement rapide de l'alliage, mais ce moyen est impraticable lorsqu'il s'agit de grandes masses, surtout lorsqu'elles sont coulées dans des moules non métalliques, et par conséquent mauvaises conductrices de la chaleur. Pour diminuer, sinon pour prévenir l'inconvénient dont nous parlons, les fondeurs soumettent l'alliage liquide à une

forte pression : ils prétendent gêner ainsi le mouvement moléculaire et entraver, autant que possible, la formation des cristaux. À cet effet , ils coulent à la partie supérieure des pièces une masse considérable d'alliage * : la portion qui est dans le moule, pressée de la sorte, paraît mieux conserver son homogénéité. Dans quelques cas, cet effet est produit avec plus de certitude par un ébranlement communiqué à la masse fluide au moment où elle va se figer.

Cette espèce de partage qui a lieu dans les grandes masses d'alliage fait penser qu'il n'est pas indifférent de préparer ces composés en ajoutant les métaux dans un ordre quelconque, et que deux alliages dans lesquels l'analyse fait reconnaître des proportions identiques de mêmes métaux, peuvent néanmoins être doués de propriétés fort différentes. Dans le conflit d'affinités mises en jeu par le contact de plusieurs métaux en fusion, il faut voir l'action mutuelle des métaux élémentaires et celle des combinaisons métalliques. L'action chimique et réciproque des métaux doit être d'une nature aussi complexe que celle des autres agents chimiques. On sait que l'on obtient deux résultats différents, selon que l'on verse le liquide A dans le liquide B, ou bien celui-ci dans l'autre. On sait aussi que si l'on allie 90 parties d'étain à 40 parties de cuivre, et qu'on y ajoute 1 0 parties d'antimoine, on n'obtient pas le même résultat que si l'on commence d'abord par allier l'antimoine et l'étain : la composition des deux alliages sera la même , mais leurs propriétés seront différentes. C'est un fait bien avéré, dit-on, que les bouches à feu d'aujourd'hui ne valent pas celles fondues sous le règne de Louis XIV. Il est vrai que celles-ci renferment un peu de zinc, mais il est vrai aussi de dire que nous n'avons pas amélioré les nôtres en leur ajoutant de ce dernier métal. Observons cependant avec M. Laboulaye, que les fondeurs de Louis XIV ne mettaient pas directement du zinc dans l'alliage des canons, mais bien du laiton, c'est-à-dire un second alliage zincifère dont l'action pouvait être toute autre que celle exercée par le zinc seul. Ainsi , en fait de préparation d'alliage, il ne faut pas dédaigner le modus faciendi des recettes : loin d'impliquer un préjugé, il peut être une garantie de réussite.

Il nous resterait à parler des alliages sous le rapport de leurs applications, mais vous écouterez avec plus d'intérêt les détails dans lesquels nous entrerons à ce sujet, lors de l'étude spéciale des métaux. Aujourd'hui je vous donnerai seulement une

i. Ces espèces d'énormes appendices sont appelées masselottes, en langage d'atelier.

idée des qualités qu'apportent dans les alliages les métaux qui en font partie comme auxiliaires, et non pas comme éléments principaux. Le mercure, le bismuth et l'étain entrent en petite proportion dans les alliages pour augmenter leur fusibilité ; le bismuth et rétain, employés en plus forte proportion , contribuent à augmenter, l'un la dureté, l'autre la ténacité : si, en effet, on ajoute 8 parties d'étain à \ 00 parties d'alliage pour les caractères d'imprimerie ( plomb-antimoine ) , celui-ci devient plus tenace et son grain plus fin; et si, à un alliage de plomb et de bismuth, qui ne fondrait qu'à + 200°, on ajoute une faible quantité d'étain, on peut faire descendre son point de fusion jusqu'au-dessous de + * 00°. Des petites quantités de plomb , de zinc et de fer servent à augmenter la dureté : ainsi le laiton (cuivre et zinc), enrichi de quelques centièmes de plomb , ne graisse plus la lime ; le bronze (cuivre et étain) , auquel on aurait ajouté un peu de zinc, ou un peu de fer, ou bien un peu de laiton, devient plus dur et résiste mieux aux ébranlements. Le cuivre, lorsqu'il est associé avec l'étain, contribue à augmenter la ténacité : un peu de cet alliage, ajouté à celui des caractères d'imprimerie, le rend beaucoup plus résistant , d'après ce qu'en dit M. Laboulaye. Enfin, l'antimoine et l'arsenic rendent les alliages beaucoup plus durs et plus cassants.

Ce que je viens de dire sur les modifications qu'apportent aux alliages les métaux auxiliaires peut être résumé dans le tableau ci-joint :

Mercure

Étain \ augmentent la fusibilité.

Bismuth

Étain )

Cuivre f

Plomb \ Zinc j

Fer f

Bismuth Antimoine Arsenic

Idem la ténacité.

Idem la dureté.

En somme, les alliages sont presque toujours des combinaisons simples ou multiples, tantôt isolées, tantôt mêlées aux métaux qui leur ont servi de dissolvant. Quelquefois les alliages peuvent être des mélanges. Leur densité est plus forte ou plus faible, jamais égale à la moyenne des densités propres à leurs principes constituants. Ils sont , en général , moins ductiles et moins te-

naces, plus durs et plus fusibles que leurs éléments1. Leurs coefficients d'élasticité et leurs chaleurs spécifiques s'accordent avec les moyennes qui appartiennent aux métaux dont ils 6ont composés. Deux métaux alliés s'oxydent moins aisément que séparés, sauf le cas où, en s'oxydant , l'un des métaux produirait une base, l'autre un acide. Les alliages sont moins bien attaqués par les acides que les métaux isolés. Il n'est pas indifférent , pour leur préparation, de fondre les métaux sans ordre et sans règle. Un alliage quaternaire, formé par deux alliages fondus ensemble, pourrait avoir des qualités différentes de celles qu'aurait un alliage de composition identique, mais préparé par la fusion simultanée des 4 métaux.

Voyons V action de l'oxygène sur les métaux.

Tous les métaux se combinent avec l'oxygène, sinon directement, au moins d'une manière indirecte. Ce dernier cas se présente lors de l'oxydation d'un métal par un acide : elle peut avoir lieu par la décomposition d'une partie de l'acide, ou bien par la décomposition de l'eau qui fait partie de l'acide même. L'acide azotique et le fer rentrent dans le premier cas ; l'acide sulfurique et le zinc dans le second : là , il se dégage du deutoxyde d'azote, de l'hyponitride, etc.; ici , tout simplement de l'hydrogène. Dans ces deux actions tout est net et précis ; mais l'oxydation directe d'un métal exposé à l'air n'est pas un phénomène aussi simple : il le paraît d'autant moins qu'on le voit s'effectuer tantôt avec lenteur, tantôt avec rapidité; se limiter, dans quelques cas, à la surface, et , dans d'autres, s'accomplir de telle sorte qu'il n'y reste plus de trace du métal.

L'air atmosphérique est un mélange de plusieucs principes, et bien que nous sachions qu'un seul d'entre eux, l'oxygène, se combine avec les métaux, néanmoins il faut voir si les autres restent étrangers à ce phénomène. Souvenons-nous que l'air atmosphérique renferme de l'oxygène, de l'azote, de l'acide carbonique et de la vapeur d'eau : négligeons pour le moment les autres matières accidentelles, comme l'ammoniaque, l'hydrogène carboné, etc., etc. Si nous cherchons quelle est l'action particulière de chacun de ces principes sur les métaux, nous trouverons que généralement elle est nulle : ces derniers corps pourront séjourner indéfiniment dans l'azote, dans l'acide carbonique et dans l'oxygène sans éprouver la moindre altération ; je pourrais même ajouter dans l'eau, en exceptant toutefois les métaux de la pre-

1 . Pour ce qui concerne la fusibilité, il est clair qu'on ne peut pas rappliquer aux alliages qui renferment du mercure.

mière section. Pour plus de simplicité, faisons abstraction de l'azote et considérons seulement l'oxygène, l'eau et l'acide carbonique. Si , dans l'air humide, mais privé d'acide carbonique, on plonge un métal de la première section, il perdra son éclat; mais un métal appartenant aux cinq autres sections ne se ternira qu'avec une excessive lenteur. Faitron intervenir de l'acide carbonique, l'oxydation commencera aussitôt, si le métal sur lequel on expérimente est directement oxydable. Pour mieux préciser nos idées, prenons le fer comme exemple : ce métal , parfaitement décapé, peut, quoique plongé dans l'eau, conserver son brillant, si toutefois l'eau est complètement privée d'acide carbonique : il restera même inaltéré dans l'eau commune, si elle contient une matière capable de fixer cet acide. On sait que, dans les savonneries, les ustensiles en fer, qui sont d'ordinaire enduits d'une couche alcaline, ne se rouillent pas. Les fabricants de glaces, lorsqu'ils chôment , enduisent leurs plaques en fonte avec de la bouillie de chaux vive : or, les alcalis et la chaux absorbent facilement l'acide carbonique. D'autre part, si l'on conserve ce même métal dans de l'air sec, qui contient de l'acide carbonique, il ne s'altère pas non plus. Nous pouvons donc admettre que la présence simultanée de ce dernier gaz et de l'humidité est une condition indispensable de l'oxydation des métaux dans l'air; de sorte que leur altération spontanée sera pour nous l'effet d'une oxydation déterminée tout à la fois par l'eau, l'acide carbonique et l'oxygène.

Pourquoi l'oxydation est-elle souvent limitée? Nous voyons des métaux, comme le zinc, qui, une fois recouverts d'une couche d'oxyde , se conservent très-bien et dont l'oxydation parait s'arrêter, tandis que le contraire a lieu pour d'autres métaux, tels que le fer, par exemple. C'est que, dans ces derniers cas, il surgit pendant l'oxydation, une nouvelle influence qui la sollicite et la hâte. Dès qu'un point de la surface d'un morceau de fer est oxydé, ce point forme, avec le reste de la masse, un couple voltaïque dont le métal est l'élément électropositif : une influence galvanique intervient alors, et le métal est attaqué nonseulement par l'oxygène de l'air, mais par celui de l'eau que l'électrici'é décompose. Dans l'oxydation rapide et continue du fer, on verra donc un phénomène que l'oxygène de l'air commence sous l'influence de l'acide carbonique, et que celui de l'eau poursuit en vertu d'une action galvanique. D'un autre côté le zinc exposé aux causes oxydantes ordinaires se recouvre de carbonate et non d'oxyde : or, les effets du contact entre ce sel et le métal ne peuvent plus se comparer avec ceux qui résultent du contact

du fer avec son oxyde ; au surplus, la couche de carbonate qui se forme à la surface du zinc est si serrée et adhère tellement au métal, que celui-ci se trouve comme renfermé dans un étui qui l'abrite des causes qui peuvent l'altérer ultérieurement : l'oxyde de fer, au contraire, est pulvérulent et n'abrite pas le métal qu'il recouvre.

En un mot, les métaux s'oxydent dans l'air par l'action simultanée de l'acide carbonique, de l'oxygène, et de la vapeur d'eau : leur oxydation se limite à la surface toutes les fois que l'oxyde formé sert au métal d'enveloppe imperméable aux agents extérieurs.

Tous les métaux, exceptés plusieurs de la sixième section , s'oxydent dès qu'on les chauffe en présence de l'air.

Rien u'est plus curieux que de comparer les idées que les chimistes des deux derniers siècles se faisaient de ce phénomène, avec les idées que l'on s'en fait aujourd'hui : les chimistes du xvne siècle y voyaient une transformation du métal en chaux ou terre métallique , en vertu de la fixation de l'air : ceux du xvui" pensaient que les métaux perdaient par la chaleur un principe appelé phlogistique , et se convertissaient, par cela même, en terre métallique : d'après eux, les métaux étaient donc formés de terre métallique et de phlogistique. Aujourd'hui nous disons que les métaux chauffés dans l'air en absorbent l'oxygène et deviennent ce que nous appelons oxydes. Dans ces trois manières de voir, il y a, Messieurs, toute l'histoire de la théorie de la combustion : ébauchée dans le xvir siècle ; modifiée et étendue dans le xvme ; corrigée et perfectionnée dans le xixe. Les chimistes du temps de Jean Ray, Mayow, etc., etc., voyaient dans la combustion du bois et de l'huile une dissolution des principes de ces matières dans l'air ; ils voyaient une fixation d'air lors de l'oxydation d'un métal. Par une sorte de vague pressentiment, ils s'approchaient de la vérité, lorsque , pour expliquer ces deux faits , ils faisaient intervenir l'air; mais ils n'avaient pas une idée bien nette du rôle qu'il y jouait. Les chimistes de l'école de Stahl trouvaient une grande analogie entre les deux phénomènes, car dans l'un et dans l'autre ils voyaient la séparation d'un même principe : le phlogistique. Pour eux , il n'y avait pas de différence entre le bois qui brûle et le fer qui se rouille. Ils étaient dans le vrai quand ils rapprochaient les deux faits, mais ils s'égaraient en voulant les expliquer. Depuis Lavoisier, on sait que l'analogie entre la combustion et l'oxydation consiste en ce que le bois qui brûle et le métal qui s'oxyde ne perdent rien , mais au contraire gagnent quelque chose de pondérable et de tangible;

NEUVIÈME LKÇ0N. 289

c'est-à-dire qu'ils se combinent avec l'oxygène. Stahl et Lavoisier, d accord sur l'analogie des deux faits, ne l'étaient plus sur l'explication. Stahl avait tort; ce qui l'induisait en erreur, c'est qu'il ne pesait pas : Lavoisier avait raison, parce qu'il pesait. En effet, tout métal qui s'oxyde augmente de poids, en vertu du principe que le poids d'un combustible est toujours inférieur à celui des produits de sa combustion. Ainsi, au xvn* siècle, entre la combustion et l'oxydation, on ne voyait qu'une relation vague; au xvme on y voyait une analogie à travers le prisme d'une illusion ; aujourd'hui l'analogie est démontrée par l'analyse et la synthèse.

Bien que divers métaux de la sixième section soient inoxydables par la calcination, ils peuvent cependant le devenir par des moyens détournés, de sorte que l'on peut dire que tous les métaux sont susceptibles de s'oxyder, et, en général, à plusieurs degrés. Le nombre des oxydes doit être élevé, celui des métaux l'étant luimême ; aussi les diviserons-nous en cinq classes pour en faciliter l'étude :

4 w classe oxydes basiques ;

V id id. indifférents;

3e id id. acides;

4e id id. singuliers;

5e id id. salins.

Chaque classe sera subdivisée en six sections, et dans chacune d'elles , on trouvera les oxydes dont les métaux appartiennent à la section correspondante de leur propre classification.

Ainsi, les oxydes du potassium, par exemple, quel que soit leur nombre, figureront tous dans la première section, ceux du fer dans la troisième, ceux du cuivre dans la cinquième, etc., etc., parce que le potassium appartient à la première section des métaux , le fer à la troisième, le cuivre à la cinquième. (Voir la neuvième leçon, pag. 273 ) .

Le tableau suivant aura donc le double avantage de montrer à la fois comment sont classés les oxydes , et de rappeler l'ordre d'après lequel sont classés les métaux.

CLASSIFICATION DBS OXYDES.