LES MÉTAUX

Les métaux jouent un rôle immense dans la civilisation et la société actuelle. L'agriculture, l’industrie, les arts, c’est-àdire tout ce qui fait la force et la prospérité des nations, reposent sur l'emploi des métaux. Sans le secours incessant qu'ils prêtent à l’industrie humaine, nos florissantes cités tomberaient bientôt dans l’état de barbarie où sont plongées les hordes sauvages auxquelles ces agents sont encore inconnus.

Il à existé dès les temps les plus reculés, des fabricants d'armes et d’ustensiles aratoires. La Genèse nous enseigne que Fubal-Caïn travaillait avec habileté le fer et l’airain. L’exploitation des mines et l’extraction des métaux de leurs minerais, étaient connues des anciens Égyptiens , de Phéniciens , des Hé-

breux. Au temps de Moïse, on travaillait l’or, l'argent, le cuivre, l’étain, le fer et le plomb. Un certain nombre de nos métaux usuels ont été connus aux époques les plus lointaines par les Chinois, qui savaient même fabriquer d'excellents alliages métalliques. Cependant les Romains ne connaissaient guère que huit ou neuf métaux; aussi l’art de la métallurgie est-il resté rudimentaire jusqu’au huitième siècle.

La première idée scientifique qui se soit fait jour vers cette époque, relativement aux métaux, est celle de leur transmutalion, ou conversion les uns dans les autres. L'idée de la conversion des métaux vils en or est fort ancienne; les savants grecs établis dans l’école d'Alexandrie, en Égypte, ont les premiers formulé cette pensée scientifique. L'agent capable de provoquer la transformation des métaux vils en or, portait le nom de pierre philosophale *. Du neuvième au treizième siècle, les Arabes publièrent une foule d’écrits sur ce problème scientifique qui fut poursuivi, avec une ardeur extrême, depuis le treizième jusqu’au dix-huitième siècle. Si les alchimistes ne trouvèrent pas une solution introuvable, leurs nombreux travaux ne furent pas néanmoins tout à fait perdus pour la science. Leurs recherches eurent pour résultat de faire connaître les principales propriétés des métaux et leurs composés les plus importants. L’alchimie succomba enfin devant le progrès d’une science éclairée. Ce ne fut qu'à la fin du dernier siècle que notre grand Lavoisier, le fondateur de la chimie moderne, dé-

montra que les métaux étaient des corps simples, par consé-

quent indécomposables, et que l’on chercherait inutilement à transformer les uns dans les autres, selon le constant programme de l’alchimie.

Au commencement de notre siècle, le chimiste anglais, Davy, découvrit que les alcalis (chaux, potasse, soude, etc.) que l’on avait considérés jusque-là comme des corps simples, résultent de la combinaison de l'oxygène avec des métaux que l’habile chimiste parvint à obtenir à l’état de pureté. On doit à Davy la découverte de ce grand fait que les alcalis et les terres , la po-

1. Voir notre ouvrage : l’Alchimie et les Alchimistes, 1 vol. in-18; 3° édition, 1860. Paris, chez L; Hachette:

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tasse, la soude, la chaux, la magnésie, etc., sont le résultat de la combinaison de l'oxygène avec le potassium, le sodium, le calcium, le magnesium, corps métalliques.

Le nombre des métaux connus aujourd'hui est de plus de cinquante. Nous n’étudierons ici que ceux qui sont le plus fréquemment employés dans les arts ou l’économie domestique. Mais avant de passer à leur étude, nous devons dire quelques mots de leurs propriétés générales.

Tous les métaux sont solides, à l'exception du mercure, qui est liquide. Doués d’un éclat souvent très-vif, très-opaques, ils sont denses pour la plupart, mais inégalement durs. Leur dureté peut être augmentée par certaines combinaisons. C’est ainsi qu'en ajoutant un peu de charbon au fer, en alliant l’étain au cuivre, on obtient d’une part l'acier, d’autre part le bronze, composés d’une dureté considérable. Plusieurs métaux ont la propriété de se réduire en feuilles minces par l’action du marau et du laminoir, ou de s’allonger en fils lorsqu'on les étire en les passant à la filière. L'expérience prouve que les métaux les plus ductiles ne sont pas en même temps les plus malléables ; l'argent réunit pourtant ces deux qualités au même degré. Nous signalerons plus loin les applications de cette malléabilité des métaux qui a tant multiplié leurs usages. La ténacité des métaux, c’est-à-dire leur résistance à la rupture, est très-variable. Le fer occupe le premier rang et le plomb le dernier dans la liste des métaux tenaces. Leur élasticité et leur sonorité sont proportionnelles à leur dureté. Les métaux peuvent cristalliser régulièrement; leurs formes générales sont le cube et ses dérivés. Quant à leur structure, elle est tantôt lamelleuse (exemple le zinc) tantôt grenue (exemple l’étain) tantôt fibreuse (exemple le fer). Les actions mécaniques , brusques et violentes, ou faibles mais continues, modifient singulièrement cette disposition intérieure des molécules métalliques. C’est ainsi que le fer, naturellement fibreux et résistant, devient grenu et cassant, et que les barres, les chaînes, les câbles, les essieux de voiture et de wagon se rompent tout à coup après avoir perdu leur ténacité primitive. De tous les corps simples et composés ce sont les métaux qui conduisent le mieux la cha-

leur et l'électricité. On observe de grandes différences quant à leur degré de fusibilité : le plomb et l’étain fondent au-dessous de la température rouge, tandis que le platine est infusible au feu de forge le plus violent, et ne cède qu’à l’action puissante d’un chalumeau alimenté par les gaz oxygène et hydrogène.

Passons aux propriétés chimiques des métaux. L'or, l'argent, le platine, etc., n’absorbent point l'oxygène; le fer, le zinc s’y combinent à la température ordinaire; le cuivre, le plomb à l’aide de la chaleur. L'air sec agit sur les métaux de la même manière que l'oxygène, mais avec moins d'énergie. L'air humide les oxyde plus rapidement que l’air sec. Le potassium décompose l’eau à la température ordinaire; le fer ne la décompose qu'au rouge; le cuivre qu’à la chaleur blanche, l'or ne la décompose à aucune température. L'eau étant un composé d'oxygène et d'hydrogène, dans les cas de décomposition de ce liquide, l’oxygène se porte sur le métal et l'hydrogène est mis en liberté. L’acide azotique agit sur presque tous les métaux en les convertissant en azotates ou en oxydes. Dans les arts, dans les laboratoires de chimie, cette réaction est presque journellement produite. C’est sur l’usure des métaux par l’acide azotique que repose la gravure à l’eau-forte. Pour dissoudre les métaux tels que l'or et le platine qui résistent à l’action des acides, on emploie l’eau régale, mélange d’acides azotique et chlorhydrique en proportions déterminées. Enfin, les métaux en se combinant entre eux forment des alliages (d’étain et de plomb par exemple) ou des amalgames, mot emprunté au vocabulaire de l’alchimie, et qui désigne les alliages dont le mercure fait partie. Ces alliages sont comme des. métaux nouveaux créés de toutes pièces, que nous façonnons pour ainsi dire à nos usages, et que nous faisons servir aux besoins particuliers de chaque industrie, ou de chaque opération des arts.

Les métaux se rencontrent quelquefois à l’état de pureté au sein de la terre; on leur donne alors le nom de métaux natifs : tels sont l'or, l’argent, le platine, etc. Beaucoup d’autres se rencontrent en combinaison avec l’oxygène, le soufre ou l’arsenic. Mais on les trouve surtout à l’état de sels (carbonates, silicates) ou de sulfures. Rares dans les terrains de sédiment,

les métaux se montrent surtout dans les terrains primordiaux et volcaniques. Dans les premiers, ils sont ordinairement disposés en amas irréguliers ou en filons. On trouve dans quelques localités des minerais métalliques disséminés en grande abondance dans des terrains modernes d’alluvion, et qui paraissent être composés de débris de roches anciennes (mines d’or du Mexique, de la Nouvelle-Grenade, etc.). Pour isoler les métaux de leurs minerais, on les soumet à des préparations mécaniques et à des procédés chimiques, dont nous allons donner une idée en faisant une rapide histoire des six métaux usuels, c’est-à-dire du fer, du cuivre, du plomb, du zinc, de l'étain, de l'argent et de l'or.

Le fer. — On a dit avec raison que le fer est l’âme de tous les arts, la source de presque tous les biens, et que la perfection relative de son travail pourrait servir de mesure au degré de civilisation d’un peuple. Sous ses trois états principaux de fonte, de fer forgé et d'acier, il trouve d'innombrables usages qui tendent encore tous les jours à se multiplier.

Selon la fable, ou la légende mythologique, les Cyclopes et les Chalybes, petite peuplade d'Asie, auraient les premiers découvert et employé le fer. D’après le livre de Job, on connaissait et on savait exploiter ce métal dès les siècles qui se sont écoulés depuis le déluge jusqu'à la mort de Jacob. La connaissance et le travail du fer dans l'Égypte et dans la Palestine est un fait établi par les livres de Moïse. Comment, en effet, les Égyptiens auraient-ils pu tailler dans le granit ces images indestructibles, si nettes et si profondes, s’ils n’avaient eu à leur disposition des instruments de fer et d’acier? L'art de convertir le fer en acier et le secret de Ja trempe paraissent remonter au moins à mille ans avant l’ère chrétienne, Les Grecs ont connu de très-bonne heure le fer. D’après quelques auteurs, c’est sous le règne de Minos I‘, 1431 avant J. C., qu’on aurait travaillé le fer pour la première fois.

Les composés naturels du fer sont très-variés et très-abondants dans le sein de la terre. I] n’y existe pourtant pas à l’état natif. On l’y trouve à l’état d’oxydes ou de sels (sulfures, carbonates, phosphates, silicates, sulfates).

Les minerais de fer que l’on exploite pour l'extraction de ce métal sont :

1° Le peroxyde de fer. À l’état cristallin le peroxyde de fer (/er oligiste, fer spéculaire) forme des montagnes entières au Brésil, en Suède, à l’île d’Elbe, à Framont, dans les Vosges. En masses amorphes et compactes, il prend le nom d’hématite rouge. Quand sa structure est fibreuse, qu’il est combiné à une certaine quantité d’eau, concrétionné ou en masses terreuses, mêlé de sable, d'argile et de calcaire, le peroxyde de fer forme les minerais connus sous les noms de fer limoneux, fer oolüthique , hématite brune, et alimente une grande partie de nos forges françaises.

90 L'oxyde de fer magnétique ou aimant naturel. On lexploite avec succès en Suède, en Norvége, en Piémont, en Hongrie, dans les monts Ourals et Altaï.

30 Le carbonate de fer. Connu sous le nom de fer spathique, 1l forme des couches puissantes dans les terrains anciens de la Saxe, de la Bohême, du Tyrol, de la Syrie, des Pyrénées, du Dauphiné, et se présente souvent en masses compactes dans les terrains houillers comme à Saint-Étienne, à Anzin où il porte le nom de fer des houilières.

La méthode la plus employée pour le traitement des minerais ferrugineux est celle du haut fourneau.

Dans ces appareils, on n'obtient pas du fer, mais bien de la fonte, composé de charbon et de fer. Une nouvelle opération et d’autres appareils sont nécessaires pour débarrasser le fer de ce charbon, et obtenir le métal pur.

Le haut fourneau (figure 199), qui sert au traitement des minerais ferrugineux et à la préparation de la fonte, présente une forme à peu près conique à son intérieur. A sa partie inférieure est un bassin nommé creuset, qui reçoit le métal fondu. Sur trois des côtés du creuset et un peu au-dessus, se trouvent des tuyères qui amènent le vent d’une puissante machine soufflante. Le haut du fourneau porte le nom de gueulard; il est surmonté d’une cheminée par laquelle on opère le chargement. C’est par là qu’on projette alternativement le minerai et le charbon; mais on y associe toujours un troisième corps, nommé fondant, destiné à débarrasser le minerai de sa gangue terreuse qui l’ac-

compagne, en formant des silicates fusibles. Ce fondant est tantôt de l'argile, tantôt de la chaux, selon la Composition du

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Fig. 199. Haut fourneau pour la préparation de la fonte.

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