PASSAGE DES FORMES CRI ST A L L 1SÉES A L A FORME AMORPHE

Chacune des trois variétés cristallines de la silice peut, par élévation suffisante de température, se transformer en variété amorphe, la seule stable à très haute température. Chacune d’elles doit aussi avoir son point de passage propre, qui n’est autre que son point de fusion, car la chaleur de transformation se confond ici avec la chaleur latente de fusion.

Le point de f usion d’une variété instable étant

§5 chimie" (. \

Uji INDUSTRIE-!

toujours inférieur à celui de la variété plus stable, on peut affirmer, si I on admet l’échelle des stabilités de Fenner, que Ion a:

P. F. quartz < P. F. tridymite <P.F. cristobalite.

La mesure de ces températures vraies de fusion, définies comme le point de passage des formes cristallisées à la forme amorphe, présente de grandes difficultés, pour des raisons qui seront résumées plus loin, en envisageant la fusion comme début de l’état liquide ou comme moyen d’obtenir la silice à un degré suffisant de ramollissement.

Mais à ces difficultés, qui sont communes à l’étude des trois variétés cristallines, vient s’ajouter la tendance des formes instables, quartz et tridymite, à se transformer, avant la fusion, en la forme stable à haute température, de sorte qu’on mesurerait le point de fusion de la cristobalite et non pas celui du quartz ou de la tridymite.

C’est surtout avec le quartz

QUARTZ * — ► que l’inconvénient précé-

S1L1CE VITREUSE dent est à redouter. En effet, à partir de 1.000°, le quartz se transforme plus ou moins rapidement, comme on l’a vu, en cristobalite ou en tridymite. Cependant, la transformation étant assez lente, même à haute température, pour du quartz non maclé et surtout non fibreux, il est possible, grâce à un chauffage rapide, d’amener le quartz à fusion, sans qu’il ait le temps de se modifier. Ce fait justifie les noms de quartz fondu et de verre de quartz, que l’on a donnés au produit industriel résultant de la fuslion du quartz.

La mesure du point de transformation est des plus délicates. En opérant sur du quartz pulvérisé, on active la formation de cristobalite: en laissant le quartz en morceaux, on ralentit outre mesure l’établissement de l’état d’équilibre des couches internes. Si l’on chauffe rapidement, on risque de dépasser le point de fusion ; si l’on chauffe lentement, on s’expose à passer, sans s’en apercevoir, de la silice fondue à la tridymite ou à la cristobalite solides. C’est par ce dernier processus que H. Le Chatelier explique la transformation que subissent, dans les fours, les briques quartzeuses, dont l’aspect, la dureté et la compacité sont tout à fait ceux des matières cristallisées par fusion : le quartz fon-

Vol. 3. — N° 6.

Juin 1920.

drait progressivement, puis donnerait de la tridymite qui se solidifierait, n’étant fusible qu’à température plus élevée.

La divergence des nombres, trouvés pour la température de passage du quartz à la silice vitreuse, traduit manifestement les difficultés d’expérimentation. En 1903, Heraeus estime que le quartz est déjà remarquablement plastique à 1.300° ; en 1906, Day évalue à 1.600° et Lampen à 1.650° le commencement de la fusion du quartz. En 1913, Fenner trouve qu’à 1.470°, le quartz passe à l’état amorphe-isotrope, sans changement de viscosité ; cette température serait donc à la fois le point de passage du quartz à la silice amorphe et celui de la tridymite à la cristobalite.

Il semble qu’on puisse admettre 1.500° comme température approximative de transformation du quartz en silice amorphe.

Le point de fusion de la TRIDYMITE » — » tridymite n’avait pas été

SILICE VITREUSE déterminé nettement

avant 1918 ; on pouvait seulement affirmer qu’il était plus élevé que celui du quartz. Il a été mesuré pour la première fois par Ferguson et Merwin, qui ont trouvé comme valeur 1670° zfc 10, à l’aide d’un nouveau type de four électrique de laboratoire, capable de maintenir pendant quelques heures une température légèrement supérieure à 1.700°, en atmosphère oxydante.

On pouvait croire que CRISTOBALITE »— 1 • la cristobalite étant la

SILICE VITREUSE forme cristallisée la plus stable, son point de fusion serait assez facile à fixer avec précision ; des divergences assez étranges ont cependant été observées, qui ne paraissent pas pouvoir être attribuées à des erreurs expérimentales.

En 1912, Endell et Rieke obtiennent comme température de fusion de la cristobalite 1.685° ~+- 10. En 1913, Fenner arrive à 1.625°. En 1918, Ferguson et Merwin donnent comme nouvelle valeur 1.710°± 10.

Enfin les recherches de Bowen, faites dans le laboratoire de Rankin, auraient prouvé que la cristobalite fond, dans certaines conditions, bien au-dessus de 1.625° et laisseraient à penser que sa température de fusion, aussi bien que sa température de transformation, sont variables,

en sorte que la cristobalite se comporterait, en cette circonstance, comme la solution solide de deux composants. On a vu que le point de passage de l’a à la ^-cristobalite présente une anomalie de même ordre. Si le fait est exact, il constitue, semble-t-il, un argument précieux en faveur de la théorie nouvelle de l’allotropie, proposée par Smits.