C. — Borure de carbone

Dans l'action de l'arc électrique (2) sur le bore, le silicium et le carbone, nous avons déjà appelé l'attention sur l'existence de composés nouveaux, cristallisés produits à très haute température, possédant une stabilité telle, qu'ils sont inattaquables par la plupart de nos réactifs, et ayant une dureté assez grande pour être voisine, égale, ou même supérieure, à celle du diamant. Nous avons déjà donné précédemment plusieurs procédés de

(1) H. MoissAN. Déplacement du carbone par le bore et le silicium dans la fonte en fusion. Comptes rcndm, t. CXIX, p. 1L72.

(2) H. MoisSAN. Action de l'arc électrique sur le diamant, le bore amorphe et le silicium cristallisé. Comptes rendus, t. CXVII, p. 423.

préparation du siliciure de carbone (i) et nous décrirons maintenant un nouveau composé similaire, le borure de carbone.

Wôhler et Deville (2) ont indiqué en 1857 l'existence d'une variété de bore à laquelle ils ont donné le nom de bore adamantin. M. Hampe (3) reprenant cette expérience, a démontré qu'on se trouvait en présence d'un mélange de différents composés renfermant en particulier un borure d'aluminium et un carboborure d'aluminium, tous les deux définis et cristallisés.

Dans des recherches plus récentes sur le même sujet, M. Joly (4) a pu isoler dans ce mélange une petite quantité d'un borure de carbone dans lequel le dosage du carborxe, après attaque par le chlore, l'a conduit à la formule Bo^G.

Lorsque l'on l'ait réagir le bore sur le carbone, à la température du four électri(jue il se forme deux borures ; l'un stable, l'autre attaquable par le mélange de chlorate de potassium et d'acide azotique. Le premier répond à la formule Bo^G ; c'est ce composé que nous allons décrire.

Formation. — Ge borure de carbone peut se produire :

i" Lorsque l'on fait jaillir l'arc électrique entre deux charbons agglomérés au moyen d'un mélange d'acide borique et de silicate d'alumine. Dans ces conditions il est toujours souillé de siliciure de carbone.

2" Quand on place une petite quantité de bore au milieu de l'arc électrique jaillissant entre deux électrodes de charbon.

3" En chauffant au four électrique, vers 3000°, du bore pur dans un petit creuset de charbon muni de son couvercle.

(1) H. MoissAN. Préparation et propriétés du siliciure de carbone cristallisé. Comptes rendus, t. C;XVII, p. 425.

(2) AVoHLKB et Sainte-Claire-Devillb. Annales de chimie et de pfiysiqve, S' série, t. LU, ,">. G:{, 1868.

(3) HA]i|PB. Ann. der Cheviie, t. CLXXXIII, p. 7.'), 1876,

(4) JoLT^^Sur le Bore. Comptes rendus, t. XCVII, p. 45G.

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4" Ce borure se forme aussi au milieu des métaux en fusion. Il se produit lorsqu'on chauffe au four électrique, dans un creuset de charbon, un borure de fer riche en bore; on attaque ensuite le culot fondu par l'acide chlorhydrique, puis par l'eau rég"ale ; et l'on sépare un résidu noir formé de g-raphite et de borure de carbone.

Si l'on a employé^, pour cette expérience, de la fonte silicieuse le résidu obtenu, après traitement par les acides, est formé par un mélang-e de borure de carbone et de siliciure de carbone.

5° En soumettant à l'action dissolvante de l'argent et du cuivre chauffés au four électrique, un mélange de charbon de sucre et de bore pur ; il se produit, dans ce cas, des cristaux très nets de borure de carbone.

i'^ Préparation par union directe du bore et du carbone. — On chauffe au four électrique, dans un creuset de charbon, un mélang-e de 66 parties de bore amorphe et de 12 parties de charbon de sucre. Le courant employé mesure 260 à 3oo ampères et 70 votts. La réaction est terminée en six ou sept minutes.

Après refroidissement du creuset, on recueille une masse noire, possédant l'aspect du g-raphite, à cassure brillante, présentant un commencement de fusion. Après attaque prolong-ée par l'acide nitrique fumant, la matière se désagrège, et il reste une poudre cristalline à laquelle on fait subir six traitements au chlorate de potassium et à l'acide azotique monohydraté. On lave à l'eau puis on sèche.

2° Préparation par dissolution dans le borure de fer. — Le fer se combine au bore avec facilité pour produire des borures définis que nousavons décrits précédemment. Lorsque l'on ajoute à du fer un excès de bore et de carbone, et que l'on chauffe le tout au four électrique dans les conditions précédentes, il se forme un

culot à cassure très brillante. Après attaque par l'eau rég-ale, le métal abandonne un résidu formé presque entièrement de borure de carbone. Les cristaux, dans ce cas, sont mal définis ; après six attaques au chlorate de potassium, ils ne renferment plus de g-raphite et leur analyse conduit à l'analyse Bo® G.

3° Préparation par dissolution dans le cuivre et dans l'argent. — Le fer dissolvant avec facilité un notable excès de bore, nous avons cherché à employer, dans cette préparation, des métaux qui, au moment oîi ils se refroidissent, ne forment pas de combinaisons déterminées avec ce métalloïde. L'arg-ent et surtout le cuivre nous ont fourni les meilleurs résultats.

Le borure de carbone, obtenu dans l'arg-ent, après attaque de ce métal par l'acide azotifjue, est d'une grande pureté, mais sa cristallisation est confuse. Avec le cuivre on obtient des cristaux brillants d'une grande netteté.

On prépare un mélange intime de bore et de charbon de sucre comme nous l'avons indiqué précédemment (bore 66, carbone 12) et l'on place i5^' de ce mélange dans un creuset de charbon avec i5o*' de grosse limaille de cuivre bien pur (i).

La chauffe dure de six à sept minutes, avec un courant de 35o ampères et 70 volts. Quelques instants après, on retire du four un culot malléable, (jui a conservé l'aspect du cuivre métallique bien que légèrement noirci à la surface. La fusion se fait très rapidement ; il est facile d'obtenir, en trois heures, la quantité de culots de cuivre nécessaire à la préparation de 200^' environ de borure de carbone.

Une simple attaque par l'acide azotique ordinaire permet d'obtenir le borure très bien cristallisé, et ne renfermant plus qu'une petite quantité de graphite. Pour séparer ce dernier

(1) Il faut avoir soin que cette limaille de cuivre ne contienne pas de sable <iui fournirait du siliciufb de carbone cristallisé.

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corps, on fait subir au mélang-e six à huit attaques au chlorate de potassium sec et à l'acide azotique concentré, puis on le traite par l'acide sulfurique bouillant pendant plusieurs heures. Enfin on le laisse digérer à nouveau avec le mélange de chlorate et d'acide nitrique, on lave à l'eau puis on sèche.

Propriétés. — Ce borurede carbone appartient, comme nou^ le faisions remarquer plus haut, à la même classe de composés que le siliciure de carbone. Il possède comme lui une grande stabilité et une grande dureté ; le borure de carbone se présente en cristaux noirs, brillants, d'une densité de 2,5 1.

Le chlore l'attaque au-dessous de 1000°, sans incandescence, ainsi que l'a fait remarquer M. Joly. 11 se forme un chlorure de bore et il reste un résidu de carbone poreux très brillant. Le brome et l'iode sont sans action.

Chauffé dans l'oxygène à 5oo°, il ne produit pas d'acide carbonique, mais à 1000°, il brûle lentement, avec plus de difficulté que le diamant, en fournissant de l'acide carbonique et un résidu noir enduit d'acide borique fondu.

Le soufre ne réagit pas sur le borure de carbone à la température de ramollissement du verre. Il en est de même du phosphore et de l'azote à 1200°. Ce composé est inattaquable par tous les acides. L'acide lluorhydrique concentré, l'acide azotique monohydraté ou leur mélange, ne l'attaque pas à l'ébullition. Chauffé en tube scellé à 1 5o° pendant quatre heures, il n'abandonne rien à l'acide nitrique fumant. Les solutions concentrées d'acide iodiqueet d'acide chromique sont aussi sans action, soit à l'ébullition, soit en tubes scellés à la température de i5o°.

Au rouge sombre, il est attaqué par la potasse en fusion et par un mélange fondu de carbonate de sodium et de potassium.

Le caractère le plus curieux de ce nouveau composé est son excessive dureté ; tandis que le siliciure de carbone arrive péni-

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blement à polir le diamant sans pouvoir le tailler, il nous a été possible de produire des facettes, sur un diamant, au moyen de poussière de borure de carbone.

Ce composé est en effet très friable ; on peut l'obtenir en poudre fine dans un mortier d'Abiche neuf, le mélang-er d'huile et s'en servir au lieu d'égrisée sur une meule en acier pour la taille des diamants. La dureté de ce borure paraît plus faible que celle du diamant, car l'usure est plus lente, mais les facettes se taillent avec unci^-rande netteté et c'est, avec le carbure de titane, le premier exemple d'un corps défini pouvant user le diamant. La dureté de ce composé est donc bien supérieure à celle du siliciure de carbone.

Analyse. — Dosage du carbone — Nous avons dosé le carbone par deux méthodes différentes : 1° en attaquant la matière par le chlore, en chauffant ensuite la nacelle dans un courantd'hydrogène, et enfin en brûlant le charbon dans un courant d'oxygène; du poids de l'acide carbonique recueilli on déduisait la teneur en carbone.

2° Un poids déterminé de borure de carbone est mélangé de chromate de plomb en grand excès, et chauffé ensuite à haute température dans un tube de porcelaine. On recueille et Ton pèse l'acide carbonique qui donne ainsi la quantité de carbone.

Dosage du bore. — Le borure de carbone est attaqué par un mélange de carbonate de potassium et de sodium dans un creuset de platine; on reprend ensuite par l'eau, on additionne d'acide azotique et le dosage du bore est effectué par l'alcool méthylique et la chaux, d'après la méthode de Goocii (1) et au moyen de l'appareil que nous avons décrit précédemment (2).

Nous avons obtenu les chiffres suivants :