I. — Silicium

Nous avons indiqué précédemment que, dans le four électrique, la silice était volatilisée avec facilité. En utilisant un courant de 1000 ampères et 5o volts, la formation de la vapeur de silice est très abondante. En quelques instants on est entouré de filaments très lég^ers de silice qui voltigent dans l'air et restent longtemps en suspension. Si l'on examine au microscope ces filaments, on voit qu'ils sont formés de sphérules très petites de silice qui, au milieu de l'eau, possèdent un mouvement brovs^nien très accusé.

Lorsque l'on ne termine pas l'expérience par la volatilisation complète de la silice, le culot que l'on retire du creuset présente parfois à la partie inférieure, des cristaux de silicium absolument caractéristiques, tels que ceux décrits par de Senarmont.

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Cette première expérience nous démontre que la silice à' haute température est réductible par le charbon.

En chauffant au four électrique, dans un cylindre de charbon fermé à l'une de ses extrémités, un mélang-e de cristal de roche et de carbone en poudre, le phénomène est beaucoup plus net.

L'orifice du tube est tapissé de silice floconneuse; en dessous, on trouve des cristaux très nets et à peine colorés de siliciure de carbone et, un peu plus bas, tout un anneau de cristaux noirs, brillants, parsemés ça et là de globules fondus (i); ces cristaux noirs ne sont attaquables que par le mélang-e d'acide azotique et d'acide fluorhydriquc. Ils prennent feu à froid dans le fluor et brûlent avec vivacité en fournissant du fluorure de silicium. Quelques-uns présentent l'aspect très net des cristaux superposés obtenus par dissolution dans le zinc en fusion. Ils sont toujours mélang-és de siliciure de carbone, mais la poussière cristalline, recueillie dans tout le tube, renfermait de 28 à 3o p. 100 de silicium cristallisé.

Cette expérience que nous avons répétée plusieurs fois, établit donc que, sous l'action de l'arc électrique, la silice est réduite par le charbon et fournit du silicium.

Lorsque la température n'est pas très élevée, une partie du silicium échappe à l'action du carbone et peut se retrouver sous forme de cristaux ou de globules fondus.

En refroidissant la vapeur de silicium au moment de sa production, ce procédé pourrait être appliqué à la préparation du silicium.

M. Vigouroux, en se servant de notre foiir électrique, a démontré que la silice liquide pouvait être réduite avec facilité

(1) Certains de ces globules de silicium renferment de petits cristaux de siliciure de carbone bien transparents, possédant une belle teinte jaune.

par l'aluminium cl donner ainsi un bon rendement en silicium cristallisé.

J, — Aluminium.

L'alumine était reg^ardée jusqu'ici comme un oxyde irréductible ; il n'en est rien.

Si l'on place des cristaux de corindon parfaitement transparents dans une nacelle disposée au milieu du tube de charbon de notre four électrique et que l'on chauffe l'appareil au moyen d'un courant de 1200 ampères et 80 volts, l'alumine est volatilisée en quelques minutes. La nacelle complètement convertie en graphite ne renferme pas traces de>cendres, et, de chaque côté du tube on peut isoler un feutrage cristallin de graphite et d'alumine, au delà duquel se rencontrent des sphères de 2""" à 3™"" de diamètre d'aluminium métallique facile à caractériser.

On peut donner à cette expérience une autre forme, en utilisant un tube de charbon fermé à l'une de ses extrémités, que l'on place dans le four électrique de façon à ce. que la partie fermée soit portée au maximum de température. Ce tube mesure o"*,4o de long et ^o'"'" de diamètre intérieur. On dispose au fond de cet appareil une centaine de grammes d'alumine et l'on chauffe le tout quinze minutes, avec un courant de 3oo ampères et de 65 volts. A la fin de l'expérience, il se dégage d'abondantes vapeurs à l'extrémité du tube, et ces vapeurs condensées sur un corps froid fournissent un dépôt blanc d'alumine.

Cette substance, traitée à froid par l'acide acétique étendu, qui enlève des traces de fer et de chaux, puis lavée à l'eau distillée et séchée, présente au milieu de masses irrégulières des sphères très petites d'alumine fondue.

Après refroidissement, on trouve dans le tube, à la partie

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supérieure, un dépôt blanc d'alumine et, à la partie inférieure, un ling-ot d'alumine fondue qui présente un aspect différent suivant que l'oxyde se trouvait dans les parties plus ou moins chaudes.

La portion qui a été portée à la température la plus élevée est recouverte d'une pellicule de g-raphite qui provient de la condensation de la vapeur de carbone qui remplissait le tube. Sur la j>aroi on remarque de petits g-lobules blancs ou lég-èrement jaunâtres qui sont formés par un mélangée d'aluminium et de carbure de ce métal.

La réaction devient beaucoup plus concluante si l'on chauffe dans les mêmes conditions, un mélang-e intime d'alumine et d'amidon qui, par la décomposition de ce dernier corps, fournit le carbone nécessaire à la réduction.

Dans une chauffe qui a duré dix-huit minutes (3oo ampères et 65 volts) on a obtenu une certaine quantité d'aluminium renfermant de belles lamelles de cecarbure G^Al^, que nous décrirons plus loin.

L'expérience a été répétée quatre fois et les résultats ont toujours été identiques ; et chaque fois aussi le mélang-e refroidi était recouvert de g-raphite provenant de la condensation de la vapeur de carbone.

Une autre série de recherches, exécutée dans des creusets, à une température moins élevée, nous a démontré que l'alumine seule peut être fondue et maintenue à l'état liquide dans un creuset de charbon sans qu'il y ait réduction.

Dans une préparation faite avec un tube fermé à une extrémité, il nous est arrivé que l'autre extrémité du cylindre a été obstruée par un tampon d'alumine et de charbon. Cette expérience qui n'avait pas été prolongée autant que les précédentes, par suite de la formation d'un court circuit, nous a présenté, dans la

partie chauffée, un feutrag'e de graphite et de cristaux très minces hexagonaux, présentant des phénomènes d'irisation et entièrement formés d'alumine. Le tube ne renfermait pas trace d'aluminium métallique. La production de ce mélange de corindon et de graphite cristallisé nous a démontré que la vapeur d'alumine, qui se produit si facilement, et la vapeur de charbon peuvent se trouver en contact sans produire d'aluminium.

Une température beaucoup plus élevée est nécessaire pour que la vapeur de carbone puisse réduire la vapeur d'alumine.

En résumé, dans le four électrique l'alumine n'est pas réduite par le charbon, mais la réduction se produit lorsque les vapeurs de ces deux corps sont portées à une température très élevée. Dans ce cas l'alumine perd son oxygène, et fournit l'aluminium métallique qui se carbure partiellement.

Lmpuretés de l'aluminium (i). — Les recherches précédentes ainsi que la découverte du carbure d'aluminium cristallisé que nous décrirons plus loin nous ont amené à reprendre l'étude analytique de l'aluminium préparé par électrolyse.

L'industrie de l'aluminium, fondée en France par Henri Sainte- Claire Deville en i854, se transforme actuellement avec une très grande rapidité. Depuis que ce métal a pu être obtenu par la décomposition de l'alumine au moyen de courants intenses, sa préparation est devenue assez pratique pour que le prix du métal soit descendu à 4 francs le kilogramme. De plus, le progrès si rapide de cette industrie permet d'espérer que le prix actuel pourra encore être diminué.

Il est probable que les qualités de ce métal si léger se prêteront dès lors à de nombreuses applications.

(1) Compte-H rendus, 2 juillet 1894, t. CXIX, p. 12.

Les points secondaires qui demandent de nouvelles recherches, tels que Taffinag-e de l'aluminium ou la préparation à bon marché de l'alumine pure en partant de la bauxite ou du kaolin, ne tarderont pas sans doute à être résolus.

L'aluminium industriel a déjà quelques débouchés ; outre son emploi dans l'affinage des aciers et des fontes (i), quelques-uns de ses alliag-es présentent des propriétés très curieuses.

Les différents expérimentateurs qui se sont occupés des propriétés de l'aluminium ont trouvé souvent des résultais contradictoires. Il en a été de même, lorsque, grâce à sa légèreté, quelques pays ont essayé de l'employer pour la fabrication des objets de petit équipement, tels que gamelles, bidons et marmites, destinés à alléger le poids du sac du fantassin. Tantôt le métal s'est bien conduit et a présenté des qualités qui en ont fait préconiser l'emploi, tantôt au contraire il n'a produit que des déceptions.

Ces difficultés tiennent surtout à la différence de composition de l'aluminium industriel.

Nous ajouterons (pie l'aluminium produit par les différents procédés électrolyticjues n'est jamais pur et que sa conq^osition est assez variable ; tous les métallurgistes savent combien les propriétés chimiques et physicpies d'un métal varient avec des traces de corps étrangers. Il y aurait donc tout intérêt pour l'industrie de cherchei;^ à obtenir un aluminium aussi pur que possible, dont les propriétés deviendraient constantes et fourniraient toujours les mêmes résultats.

Les impuretés de l'aluminium industriel signalées jusqu'ici sont au nombre de deux : le fer et le silicium.

Le fer provient du minerai, des électrodes et des creusets. La

(1) Cet affinage de l'acier a été étudié en Angleterre par M. Hadfield et en France par M. Le Verrier.

pureté de l'alumine et la fabrication soig-née des électrodes et des creusets semblent devoir l'écarter. M. Minet a publié d'intéressantes expériences sur ce sujet et a bien établi quelle pouvait être l'influence fâcheuse exercée par une petite quantité de fer.

Le silicium provient aussi en partie des électrodes et des creusets, mais surtout del'alumine employée. La présence de ce métalloïde semble plus difficile à éviter. Bien que, dans certains cas, ce corps simple ne présente aucune action nuisible, nous avons pu en diminuer facilement la teneur par une simple fusion du métal sous une couche de fluorure alcalin (i).

Mais, en dehors du silicium et du fer, il existe couramment dans l'aluminium industriel deux autres impuretés qui n'ont pas été sig-nalées jusqu'ici. Nous voulons -parler de l'azote et du

Lorsque l'on traite un frag-mènt d'aluminium industriel par une solution de potasse à lo pour loo, le métal est rapidement attaqué, et l'hydrog-ène qui se dégag-e en abondance entraîne une très petite quantité de vapeurs ammoniacales. On peut en démontrer l'existence en faisant passer bulle à bjjlle, l'hydrog-ène dans le réactif de Nessler.

Il ne tarde pas à se produire une coloration, enfin un précipité plus ou moins abondant. Il est très important dans cette réaction d'employer de la potasse absolument pure.

(!) L'échantillon d'aluminium que nous avons utilisé dans cette étude présentait la composition suivante :

Aluminium 98,02

Fer 0,90

Silicium 0,81

Carbone i 0,08

Azote traces

Après une fusion sous une couche de fluorures alcalins, il ne contenait plus que 0,57 de silicium pour 100.

Lorsqu'on fait passer un courant d'azote dans de l'aluminium en fusion, on le sature de ce gaz et le métal ainsi obtenu a présenté une petite diminution dans sa charg-e à la rupture et dans son allongement. La présence de l'azote fait donc varier les propriétés physiques de l'aluminium (i).

M. Mallet, professeur à l'Université de Virginie, avait indiqué, dès 1876, l'existence d'un azoture d'aluminium ; c'est à ce corps légèrement soluble dans l'aluminium que doivent être attribués ces changements de propriétés (2).

Nous avons rencontré le carbone dans les aluminiums industriels d'une façon constante, et en plus grande quantité que l'azote. Lorsque l'on traite une centaine de grammes d'aluminium par un courant d'acide chlorhydrique ou d'acide iodhydrique bien exempt d'oxygène, il reste un résidu gris. Cette matière, reprise par l'acide chlorhydrique étendu donne un carbone amorphe très léger, de couleur marron qui brûle entièrement dans l'oxygène en donnant de l'acide carbonique ; ce carbone ne contient pas trace de graphite. On peut doser ce carbone en attaquant une dizaine de grammes d'aluminium par une solution concentrée de potasse. On reprend le résidu par l'eau, puis on le sèche et enfin 'on le brûle dans un courant d'oxygène. Du poids d'acide carbonique recueilli il est facile de déduire le poids de carbone. Nous avons trouvé ainsi les chiffres suivants : carbone pour 100 : o,io4, 0,108 et 0,080.

L'action exercée par ce métalloïde sur les propriétés physi(|ues de l'aluminium nous semble bien caractéristique.

(1) Aluminium fondu

Aluminium saturé d'azote.