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Silicium 19,60 21,08 19,92 21,21
Action du silicium sur l'argent.
Lorsqu'on chauffe au four électrique un mélange de silicium cristallisé et d'argent pur, on obtient, si la température a été très élevée, un culot métallique qui est recouvert de beaux cristaux. Ceux-ci peuvent, à, première vue, être pris pour du siliciure d'argent. En dissolvant l'argent dans l'acide azotique, on obtient un résidu d'hexagones transparents, colorés en jaune,
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dont l'analyse démontre qu'ils sont entièrement formés de siliciure de carbone.
Lorsque la température du tour électrique est moins élevée, le silicium abandonne l'arg-ent avant sa solidification ; il cristallise en partie sous forme de cristaux, transparents au microscope, analogues à ceux qui ont déjà été décrits par M. Vig-ouroux (i).
L'arg-ent, qui entoure ces cristaux, ne nous a pas donné à l'analyse trace de silicium.
La même expérience a été faite dans le four à réverbère, ainsi que nous l'avons décrite plus haut, et l'arg-ent n'a pas retenu plus de silicium. Il en a été de même dans des essais faits à la forge et dans des expériences réalisées au four Perrot, dans lequel le silicium étiiit produit par le procédé de Deville (action du sodium sur le fluosilicate) au contact d'argent en fusion.
Dans ces différentes expériences, l'argent liquide dissout du silicium, mais il l'abandonne à l'état cristallin au moment de sa solidification.
Ce phénomène nous semble donc comparable à l'action qu'exerce le phosphore sur l'argent.
Ce métal dissout, en eflet, une notable quantité de phosphore au-dessus de 1000° et, au point exact où il passe de l'état solide à l'état liquide, on voit la vapeur de phosphore rocher en abondance comme le fait l'oxygène (2).
Conclusions. — En résumé, l'action du silicium sur les métaux peut nous donner trois résultats différents :
1° Le silicium solide peut, grâce à sa tension de vapeur, s'unir
(1) ViGOUROUX. Sur la réduction de la silice par l'aluminium. Comptes rendus, t. CXX. p. 1161.
(2) Haçtefeuille et Pebbey. Sur le rochage de l'or et de l'argent dans la vapeur de phosphore. Çpmpte* rendus, t. XCVIII, p. 1378.
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au métal solide et donner, par une action analogue à la cémentation, un véritable siliciure, dont le point de fusion est moins élevé que celui du métal.
2° Le silicium liquide peut s'unir au métal fondu au four électrique.
3" Le silicium se dissout dans le métal liquide, ne forme pas de combinaison avec lui, ou en produit une très instable, et se dépose à l'état de silicium cristallisé au moment de la solidification de ce métal.
M. Vig-ouroux, dans un travail important sur le silicium amorphe et ses composés, a poursuivi cette étude de la préparation des siliciures au four électrique. Il a obtenu ainsi les siliciures cristallisés de nickel, de cobalt, de mang-anèse, de cuivre et de platine.
G. — Siliciure de carbone (1).
Le siliciure de carbone amorphe, de formule Si G, a été découvert par M. Schutzenberger (2).
En chauffant au four électrique un mélang-e de silice, de coke, d'alumine et de chlorure de sodium, M. Acheson a obtenu le siliciure de carbone cristallisé coloré en bleu par du fer. Il a réalisé ensuite la préparation industrielle de ce composé dont il a utilisé la grande dureté et auquel il a donné le nom de carborundum. ♦
Dans les recherches que j'ai poursuivies pour obtenir la cristallisation du carbone,, j'avais eu l'occasion dès 1891, de rencontrer dans des culots de silicium, fondus dans un four à vent, au milieu d'une brasque en charbon, de petits cristaux de
(1) H. MoissAN, Comptes rendus, t. CXVII, p. 425, 25 septembre 1893,
(2) SCHUTZKNBEEQEB. Comptes rendus, t. CXIV, p. 1089, 1892.
siliciure de carbone. Mais je n'ai rien publié à cette époque sur ce sujet et la découverte du siliciure de carbone cristallisé appartient bien à M. Aclieson.
L'étude de l'action de l'arc électrique sur le silicium, nous a conduit à préparer ce siliciure très bien cristallisé, par quatre procédés différents.
1° Combinaison directe du silicium avec le carbone. — En essayant de faire dissoudre du carbone dans le silicium maintenu en fusion, au moyen d'un four à vent, nous avons obtenu ce composé sous forme de beaux cristaux dont la longueur atteii»:nait plusieurs millimètres; ces cristaux étaient mis en liberté, en dissolvant le culot de silicium, dans un mélang-e bouillant d'acide azoti([ue monohydraté et d'acide fluorhydrique. Cette première préparation nous démontre (pie le siliciure de carbone se forme avec facilité, au milieu d'un dissolvant, à une température comprise entre 1200" et i^oo".
2" Préparation au four électrique. — On prépare le même composé beaucoup plus simplement en chauffant, dans mon four ék'ctricpie, un mélang-e de silicium et de carbone, dans les proportions de 12 de carbone et de 28 de silicium. On obtient, dans ces conditions, un amas de cristaux qui se purifient très bien en les maintenant d'abord dans un mélange à l'ébullition d'acide fluorhydrique et d'acide azotique monohydraté, puis en les traitant par le mélange oxydant de M. Berthelot : acide nitri(jue et chlorate de potassium. Les cristaux sont le plus souvent colorés en jaune, mais peuvent être tout à fait transparents et quehpiefois présenter la couleur bleue du saphir. Les cristaux transparents se préparent en opérant rapidement, dans un creuset de charbon fermé, et en employant du silicium aussi exempt de fer (pic possible.
2" Cristallisation dans le fer fondu. — On chauffe dans le
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four électrique du siliciure de fer en présence d'un excès de silicium. Le culot qui reste, après l'expérience, est attaqué par l'eau rég'ale pour enlever tout le fer. Le résidu cristallin est maintenu plusieurs heures dans un mélang-e d'acide azotique monohydraté et d'acide fluorhydrique, enfin traité huit à dix fois par le mélang-e oxydant au chlorate de potassium.
On prépare de même un culot métallique, contenant des cristaux de siliciure de carbone, en chauffant dans le four électrique un mélange de fer, de silicium et de carbone, ou, plus simplement, un mélang-e de fer, de silice et de charbon.
3° Réduction de la silice par le charbon. — On peut obtenir le même composé en réduisant la silice par le charbon dans le creuset du four électrique. Les cristaux de siliciure de carbone ainsi préparés, sont moins colorés que ceux qui ont été obtenus par solubilité dans le fer, à la condition d'employer de la silice et du charbon bien purs.
4° Action de la vapeur de cai^bone sur la vapeur de silicium. — Un procédé, plus original, de préparation du siliciure de carbone cristallisé consiste à faire réag-ir la vapeur de carbone sur la vapeur du silicium. L'expérience se fait dans un petit creuset de charbon, de forme allongée, et renfermant un culot de silicium. Le bas du creuset est porté à la plus haute température du four électrique. Après l'expérience, on trouve dans l'appareil, des aiguilles prismatiques très peu colorées, très dures et cassantes de siliciure de carbone.
Propriétés. — Le siliciure de carbone cristallisé est, comme on vient de le voir, un composé qui se produit à une haute température. Sa stabilité est très grande, il résiste aux réactifs les plus énergiques. M. Schutzenberger avait d'ailleurs établi nettement cette propriété pour le siliciure amorphe.
Le siliciure de carbone bien exempt de fer est incolore ; ses
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cristaux très nets se présentent quelquefois sous forme d'hexag-ones rég"uliers (fig*. l\2).
Quelques-uns possèdent, mais rarement, des impressions triangulaires et des stries parallèles ; à première vue pour un œil exercé, il est impossible de les confondre avec celles du diamant. Du reste, ces cristaux agissent vivement sur la lumière polarisée et, dans ces conditions, s'irisent de belles couleurs. Leur densité est de 3, 12 ; ils possèdent une grande dureté, rayent avec facilité l'acier chromé et le rubis. Il suffit de frotter avec une pointe de bois dur quelques poussières de siliciure de
Fio. 42. — Siliciure de carbone. Gr. : 10 d.
carbone cristallisé sur la surface polie d'un rubis pour obtenir des raies profondes et très accusées.
Chauffés dans l'oxygène, à la température de looo", ils sont inaltérables. On peut les calciner de même à l'air, au moyen du chalumeau de Schlœsing sans qu'il y ait trace de combustion. La vapeur de soufre ne les attaque pas à 1000°. Dans un courant de chlore à 600°, pendant une heure et demie, l'attaque n'est que superficielle (i). Elle devient complète à une température de 1200". L'azotate de potassium et le chlorate de potassium en fusion ne produisent aucune attaque.
Il en est de même de l'acide sulfurique bouillant et de l'acide chlorhydri(jue. Le mélange d'acide azotique monohydraté et d'acide fluorhydrique, qui dissout avec facilité le silicium, est sans action sur les cristaux de siliciure de carbone.
(1) Sur 0 gr. 283 on n'a perdu dans ces conditions que 0,012.
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Le chromate de plomb attaque ce composé ; mais pour le brûler complètement dans un tube de verre, il faut répéter l'opération plusieurs fois sur le même échantillon.
La potasse caustique en fusion désagrège ce siliciure, lui fait d'abord subir un véritable clivage, puis finit par le dissoudre après une heure de chauffe au rouge sombre, avec production de carbonate et de silicate de potassium. Cette dernière réaction permet de doser la silice, tandis que le carbone peut être pesé sous forme d'acide carbonique, par combustion, en présence du chromate de plomb.
Analyse. — Le dosage du carbone se fait sur 100™^ à 200°^ que l'on chauffe dans une nacelle de platine, contenant du chromate de plomb, à une température un peu supérieure à 1000''. L'expérience s'exécute dans un tube de porcelaine de Berlin, traversé par un courant continu d'oxygène.
Le silicium, pesé à l'état de silice, a été obtenu en attaquant 200"*^ de siliciure par un mélange d'azotate et de carbonate de potassium en fusion; le résidu a été repris par l'acide chlorhydrique, puis évaporé à sec. Une fois l'attaque terminée, l'analyse se conduit comme un dosage de silice dans un silicate.
Nous avons obtenu ainsi les chiffres suivants :
