C. — Graphites foisonnants

Nous avons rencontré dans la terre bleue du Gap de Bonne- Espérance une variété de ce graphite foisonnant qui vient s'ajouter aux nombreux exemples de graphites similaires, découverts

par M. Luzi dans l'État de New- York (Ticonderog-a), à Ceylan, à Québec, en Espagne, en Norwèg-e, etc.

Nos études des difterentes variétés de carbone nous ont amené à reproduire à volonté cette espèce particulière de g-raphite, qui se trouve abondamment répandue dans la nature, mais que l'on ne savait pas préparer dans le laboratoire.

Pour obtenir du graphite foisonnant, il suffit de refroidir brusquement de la fonte de fer en fusion, dans de l'eau. On obtient à la surface du culot du graphite ordinaire, et, à une faible profondeur, une notable quantité de g-raphite qui, traitée par l'acide azotique, se gonfle avec rapidité. On prépare ainsi un mélange des deux graphites ou, pour employer les dénominations de M. Luzi, un mélange de graphitite et de graphite.

Lorsque l'on ne veut obtenir que du. graphite foisonnant, il est préférable d'employer, pour dissoudre le carbone, un autre métal que le fer. Celui qui nous a fourni les meilleurs résultats est le platine.

Graphite foisonnant du platine. — On fond au four électrique un culot de platine d'environ 400^% maintenu dans un creuset de charbon (45o ampères, 60 volts). Le platine entre rapidement en fusion, et, après quelques minutes, il distille et vient se condenser, sous forme de gouttelettes fondues, sur la partie la moins chaude des électrodes. On laisse le platine liquide se saturer quelques instants de carbone, à cette haute température, puis après six à huit minutes, on arrête l'expérience. Le métal se refroidit lentement dans le creuset en charbon. Il s'est formé, dans ces conditions, une dissolution du carbone dans le platine, et l'excès de charbon a cristallisé dans la masse, sous forme de graphite. Le culot métallique est traité ensuite par l'eau régale à plusieurs reprises; enfin, le résidu est lavé à l'eau bouillante et séché. Le rendement est de i,45 pour cent.

Propriétés. — Ce graphite est d'un gris ardoisé moins noir que celui de la fonte. Il se présente en hexagones séparés, mais le plus souvent en cristaux superposés. Au microscope, les lames hexagonales,, qui sont très réfléchissantes, présentent quelques stries parallèles et parfois des impressions triangulaires ne possédant pas le relief de celles que l'on rencontre dans le diamant. Quelques surfaces miroitantes fournissent aussi des lignes parallèles de forme quelconque.

La densité de ce graphite varie de 2,06 à 2,18. Il brûle dans un courant d'oxygène dès la température de 575**. Ce graphite, ayant subi l'action de l'acide azotique dans le traitement à l'eau régale, foisonne abondamment aussitôt qu'on le porte au rouge sombre. En eflt't, dès la température de 4oo" il se gonfle à la façon du sulfocyanure de mercure. La masse légère, obtenue dans ces conditions, est formée de graphite, car, traitée par le mélange de chlorate de potassium et d'acide azotique, il se produit, dès la première attaque, un oxyde graphiti(|ue d'une belle couleur verte qui devient jaune clair à la seconde attaque.

Le nitrate de potassium, à sa température de fusion, estsans action sur cette variété de carl)one. Si l'on chaufle un peu plus, le graphite se meta foisonner etil se détruit alors assez vite, mais rarement avec incandescence. L'acide chromique fondu ne l'attaque pas sensiblement. Cependant, au moment de la décomposition de cet oxydant par suite de l'élévation de température, il se dégage une petite quantité d'acide carbonique. L'acide iodique, légèrement chaufle, l'attaque au contraire avec facilité ; il se produit d'abondantes vapeurs d'iode et de l'acide carbonique. Dans l'acide sulfurique à chaud, il ne change pas d'aspect et ne dégage point d'acide sulfureux, même à l'ébullition. Enfin le carbonate de soude en fusion le détruit avec rapidité.

L'analyse de ce graphite foisonnant a été faite par combus-

tiondans un courant d'oxygène pur en pesant l'acide carbonique formé.

Nous avons obtenu les chiffres suivants :

Carbone 99,02 98,84

Cendres 1,10 1,02

La variation du tube à eau n'étant que de i^^%b, nous pouvons en conclure que ce graphite ne renferme pas d'hydrogène ou qu'il n'en pourrait contenir qu'une quantité insignifiante.

Les cendres, examinées au microscope, nous ont présenté l'aspect de la mousse de platine, et il a été facile, en les traitant par l'eau régale, de caractériser ce métal.

Cause du foisonnement . — Il nous restait à rechercher quelle pouvait être la cause du foisonnement de cette variété de graphite.

Nous citerons sur ce point l'expérience suivante : on a chauffé environ i"*" de ce graphite dans un tube à essai traversé par un courant d'air bien privé d'acide carbonique. Aussitôt que la température a été voisine du rouge sombre, la masse s'est gonflée rapidement et, en même temps, il s'est dégagé des vapeurs nitreuses et une petite quantité d'acide carbonique qui a été recueillie dans de l'eau de baryte. Après départ du mélange gazeux et en présence d'une nouvelle quantité d'acide azotique, il ne s'est plus produit que des traces d'acide carbonique. Une dernière addition d'acide n'a donné aucun trouble à l'eau de baryte.

Il nous a donc semblé que l'on peut attribuer ce foisonnement à un brusque départ gazeux dû, peut-être, à l'attaque au rouge sombre d'une petite quantité de carbone amorphe, comprimé entre les lames hexagonales du graphite, ou à la décomposition pyrogénée d'une très petite quantité d'oxide graphityque qui

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s'est produite par l'action de l'acide azotique, aux dépens d'une trace de graphite amorphe mélang-ée avec le graphite cristallisé, et plus facilement attaquable. C'est, dans l'une ou l'autre interprétation, le dégagement brusque d'un faible volume de gaz dilaté parla chaleur, qui produirait ce foisonnement particulier.

Graphites foisonnants de différents métauœ. — En poursuivant cette étude, nous avons reconnu que beaucoup de métaux pouvaient remplacer le platine dans la préparation que nous venons d'indiquer.

Dans l'ensemble de nos recherches sur les différentes variétés de graphite, nous avons obtenu ce résultat, assez curieux, que tous les graphites obtenus par l'action seule d'une température très élevée, sur une variété (pielconque de carbone (diamant, noir de fumée) ou par condensation de la vapeur de carbone, ne présentaient pas trace de foisonnement sous l'action de l'acide nitricpie concentré. Au contraire, tous les graphites préparés à haute tenq)érature, j)ar solubilité du carbone dans unmétal (juelconque en fusion, étaient foisonnants.

Le zirconium, le vanadium, le molybdène, le tungstène, l'uranium, le chrome fournissent des graphites foisonnants. Il en est de même de l'aluminium, (pii ne se sature de carbone qu'à haute température. Et le phénomène du foisonnement, sous l'action de l'acide azotique, ne provient pas seulement de l'action du métal sur le carbone, mais surtout de la température à laquelle le graj)hite est produit.

En effet, une fonte grise de Saint-Ghamond nous a donné, après attaque par le chlore et destruction du carbone amorphe par l'acide azotique, un graphite qui ne se gonflait nullement en présence de l'acide azotique, par une légère élévation de température. La même fonte, chauffée fortement au four électrique sous l'action d'un arc de 2000 ampères et 5o volts, a

fourni par refroidissement un g-raphite très foisonnant (i).

Je rappellerai que ee foisonnement se produit sous l'action de l'acide azotique monohydraté. On peut même sécher le graphite imbibé d'acide à l'étuve, à 120'', pendant toute une journée et, aussitôt que la température s'élève, la masse se g-onfle abondamment par la calcination.

Pour toutes ces variétés de graphite produites sous l'action d'une chaleur intense, la température de foisonnement n'est pas très élevée. Elle oscille entre i()5° et 175". On voit donc qu'il est inutile de porter ce graphite jusqu'au rouge sombre.

Nous avons enfermé dans un tube de verre une petite quantité de ce graphite foisonnant, préalablement additionné d'acide azotique, puis séché à l'étuve. Après avoir fait le vide dans le tube, on l'a fermé à la lampe. Le foisonnement se produit dans le vide à la température indiquée précédemment, et il se dégage un mélange gazeux contenant de l'acide carbonique, de l'azote et des vapeurs rutilantes, tandis que quelques gouttelettes d'acide azotique viennent se condenser sur les parois du tube.

Ainsi que nous l'avons fait remarquer précédemment, ce foisonnement peut donc être attribué au dégagement brusque d'un certain volume de gaz, dilaté par la chaleur.

Ces expériences établissent donc que les graphites foisonnants, préparés dans les laboratoires, peuvent être aussi nombreux que ceux qu'on rencontre dans la nature; elles permettront sans doute d'expliquer la formation des graphites naturels foisonnants, dont certains fournissent, comme on le sait, des cendres le plus souvent très riches en oxyde de fer. Ces graphites paraîtraient avoir été produits à une température assez élevée, sans

(1) Dans l'étude que nous avons faite de la terre à diamants des puits du Cap, nous avons indiqué que cette brèche serpentLneuse renfermait, en plus grande quantité que le diamant, un graphite cristallisé foisonnant. Les cend res de ce graphite étaient très ferrugineuses .

grande pression, au sein de masses de fer qui semblent avoir disparu ensuite sous l'action de corps gazeux tels que l'acide chlorhydrique (i).

Le graphite est un corps qui résiste à la plupart des agents chimiques. Au rouge sombre, la vapeur d'eau et l'air n'ont aucune action sur lui. Il s'est donc trouvé séparé de sa gangue métallique, et il a formé des amas plus ou moins grands, ou il a été disséminé dans les roches.

Conclusions. — D'après la définition de M. Berthelot, nous donnerons le nom de graphite à la variété de carbone, le plus souvent cristallisé, dont la densité est voisine de 2,2 et qui, par le mélange oxydant de chlorate de potassium et d'acide azotique, fournit de l'oxyde graphiticpie facile à caractériser.

On trouve ces graphites à la surface de la terre et dans certaines météorites. On peut les diviser, comme l'a conseillé M. Luzi, en graphites foisonnants et non foisonnants, lorsqu'on les chauffe légèrement en présence d'une trace d'acide azotique.

Nous avons rencontré, dans une pegmatite d'Amérique, un graphite d'un foisonnement exagéré. Le fer d'Ovifack, la terre bleue du Gap, nous ont fourni aussi des graphites foisonnants.

Certains de ces graphites, comme ceux de Borowdale, sont gorgés de gaz qu'ils retiennent avec une grande énergie.

Les graphites obtenus dans le four électrique, par une simple élévation de température, ne sont point- foisonnants.

Au contraire, tous ceux qui sont obtenus dans un métal liquide à haute température, soit par différence de solubilité, soit par réaction chimique, ont la propriété de foisonner avec facilité. Ce graphite foisonnant se prépare très facilement au four

(1) Cette formation d'un chlorure de fer facilement volatil pourrait être la cause de la dissémination du fer pendant les premières périodes géologiques.

électrique en maintenant du platine à l'ébullition dans un creuset de charbon.

Le foisonnement de cette variété de graphite doit être attribué à un dégagement brusque de gaz.

Les graphites artificiels peuvent être amorphes ou cristallisés. Leur densité oscille entre 2 et 2,26. Leur température de combustion dans l'oxygène est voisine de 660".

Lorsqu'ils sont purs, ils ne renferment pas d'hydrogène.

Un graphite obtenu au four électrique, qui n'est traité par aucun réactif, et qui est chauffé au préalable dans le vide, ne fournit plus d'eau par sa combustion dans l'oxygène. Au contraire, la fonte ordinaire, traitée par les acides étendus, donne des composés hydrogénés et oxygénés qui sont indestructibles à la température du rouge sombre.

Lorsque l'on prépare un graphite au four électrique, sa résistance à l'oxydation est proportionnelle à l'élévation de température à laquelle il a été soumis.

Un graphite facilement attaquable, comme le graphite de Ceylan, peut être rendu difficilement attaquable en le chauffant fortement. Ce fait établit l'existence de plusieurs variétés de graphites, analogues aux diverses variétés des carbones amorphes.