CHAPITRE II

HENRIVAUX. — LE VERRE.

d'un grand nombre de silicates de composition définie, atix" circonstances diverses dans lesquelles les silicates ont pu se former dans la nature, aux conditions dans lesquelles on produit les composés artificiels, on est ramené à une opinion différente; on peut toujours expliquer les anomalies que présente la composition de certains silicates en admettant des mélanges de plusieurs silicates entre eux, ou de silicates avec [de l'acide silicique ou avec des oxydes non combinés.

Silicates simples. — On désis^ne sous ce nom les silicates qui renferment une seule base, ou bien une base et de l'eau combinées ; ils peuvent contenir, suivant leur mode de formation, soit des composés définis de l'acide silicique avec l'oxyde, soit des composés définis mélangés avec un excès d'acide silicique, ou avec un excès de l'oxyde.

Fusibilité. — Les silicates de potasse et de soude fondent avec la plus grande facilité. La lithine donne également des silicates très fusibles; elle paraît même plus fondante que la soude.

En chauffant du quartz porphyrisé, après l'avoir intimement mélangé avec du carbonate de baryte, on obtient des silicates de baryte bien fondus, ou simplement agglomérés, suivant la proportion de l'acide silicique et de la baryte.

Les silicates de strontiane sont un peu moins fusibles que ceux de baryte ; le maximum de fusibilité paraît répondre à la composition SiO^ + SiO (1).

Chaux. — Quand on chauffe fortement un mélange intime de quartz pulvérisé et de carbonate de chaux, tout le quartz passe à l'état de silicate lorsque la chaux est en excès convenable ; on n'obtient de silicate fondu que si l'acide silicique et la chaux sont compris entre certaines limites. Le maximum de fusibilité répond à la composition Si0^4~CaO, ou bien, en nombres ronds, à :

Ce silicate fond en un verre assez fluide à la température des essais de fer; il se ramollit à peine dans les fourneaux de calcination dont on se sert habituellement dans les laboratoires. Les silicates qui contiennent l'acide silicique et la chaux dans les proportions indiquées par les formules SiO^ -("^ 3 SiO^-J-ClaO) éprouvent un commencement de fusion dans les grands fours à porcelaine et dans les fourneaux à essais de fer. Lorsque la chaux ou le quartz sont en excès plus considérable, il n'y a pas même de ramollissement.

Magnésie. — En chauffant à une température élevée des mélanges intimes de quartz porphyrisé et de magnésie caustique, on détermine la formation de

Acide silicique Chaux

(1) M. Henrivaux a conservé, dans cet article, l'ancienne formule de la SiO^, Dans l'encyclopédie, c'est la formule SiO^ que nous adoptons.

silicates de magnésie; ces composés sont très peu fusibles, même à la température des essais de fer. Le maximum de fusibilité paraît répondre à la composition représentée par la formule SiO^MgO, ou par les nombres:

Acide silicique 70,00

Magnésie 30,00

Ce silicate éprouve seulement un commencement de fusion à la température à laquelle la fonte est parfaitement liquide ; il ne se ramollit pas dans les fourneaux ordinaires de calcination.

Alumine. — Les silicates d'alumine sont à peu près infusibles ; on ne parvient que très difficilement à les former en chauffant fortement du quartz porphyrisé avec de l'alumine calcinée.

Les silicates qui se rapprochent de la composition représentée par la formule 3 SiO^ -|-' AFO^ se ramollissent dans les grands fours à porcelaine et dans les fourneaux à essais de fer.

La formule précédente se traduit par les nombres suivants :

Acide siHcique 73,00

Alumine 27,00

- Ils répondent probablement au maximum de fusibilité des silicates d'alumine.

La silice et l'alumine hydratées se combinent bien plus facilement, par voie humide, que le quartz porphyrisé et l'alumine calcinée, par voie sèche ; les silicates ainsi obtenus, et ceux qu'on trouve tout formés dans la nature, ne sont pas plus fusibles que ceux qu'on cherche à produire par calcination du quartz mélangé avec l'alumine.

Oxydes métalliques. — On peut obtenir facilement des silicates simples avec la plupart des oxydes métalliques en chauffant fortement le quartz porphyrisé, mélangé intimement avec les oxydes. Presque tous les silicates formés par ceux des protoxydes qui sont des bases fortes sont fusibles, pourvu, bien entendu, que l'acide silicique et les oxydes se trouvent en présence dans des proportions convenables. Les silicates formés par les peroxydes sont, en général, peu fusibles. Du reste, chaque oxyde métallique possède une faculté fondante, qui dépend de sa nature et de sa propre fusibilité, au moins autant que de l'énergie basique qu'il manifeste dans les diverses réactions par voie humide.

Les silicates formés par les protoxydes de cérium, de fer, de cobalt, de nickel, de manganèse, de plomb, d'étain, et par l'oxydule de cuivre, sont fusibles à des températures relativement peu élevées, quand leur composition ne s'écarte pas beaucoup de celle que représente la formule SiO^ + RO.

L'oxyde de zinc ne forme pas de silicates fusibles.

Le sesquioxyde de bismuth donne des silicates aussi fusibles que ceux de

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Toxyde de plomb, et qui se dissolvent également dans un excès d*oxyde en fusion.

Les silicates d'oxyde d'antimoine sont moins facilement fusibles ; cependant plusieurs d'entre eux peuvent acquérir une fluidité parfaite dans les fourneaux de calcination.

Le sesquioxyde de fer forme des silicates presque aussi infusibles que ceux d'alumine. Lorsqu'on fait des expériences sur la fusibilité des silicates de protoxyde et de peroxyde de fer, il faut faire une grande attention à la nature oxydante ou réductive des gaz qui entourent les creusets dans lesquels les matières sont renfermées. Ces gaz pénètrent toujours en partie dans les creusets et peuvent agir énergiquement sur les oxydes de fer, dans les silicates, pulvérulents, agglomérés, ou même parfaitement fondus. Les gaz oxydants ou réductifs peroxydent le protoxyde de fer, ou ramènent le peroxyde à l'état de protoxyde, avec autant de facilité que les réactifs, oxydants ou réductifs, de la voie humide agissent sur les dissolutions chlorhydrique ou sulfurique des deux oxydes du même métal.

Le bioj^yde d'étain ne forme pas avec l'acide silicique de composés bien fusibles.

Solubilité dans Veau. — Les silicates alcalins sont seuls solubles dans Teau ; ils s'y dissolvent d'autant plus aisément qu'ils renferment une proportion plus considérable d'alcali. L'action de l'eau, déjà sensible à la température ordinaire, devient plus énergique à l'aide de la chaleur : la vapeur d'eau décompose à peu près complètement les silicates simples de potasse et de soude, même quand ils ne renferment qu'une très faible proportion d'alcali. Quant aux silicates alcaHns facilement solubles, il est probable qu'ils sont décomposés partiellement par l'eau en excès, de la même manière que les borates, mais le fait n'a pas encore été démontré nettement, comme pour ces derniers.

Les silicates de baryte, de strontiane et de chaux, dont la composition est telle que la totalité de la terre alcaline est^ combinée avec l'acide silicique, sont insolubles dans l'eau, et ne sont décomposés par cet agent qu'avec une extrême lenteur; aussi peut-on connaître aisément si, dans un silicate formé par calcination du quartz avec la chaux, la strontiane ou la baryte, la terre alcaline est entièrement combinée avec l'acide. En traitant par l'eau on enlève peu à peu la partie de la base qui n'est pas à l'état de silicate, et on laisse indissous le silicate lui-même. Les combinaisons de l'acide silicique avec l'alumine, et avec les oxydes métalliques, sont solubles dans l'eau, et ne sont pas décomposés par cet agent.

APTION DE l'eau SUR LE VERRE

Les premières expériences relatives à l'action de l'eau sur le verre remontent aux travaux de Scheele et de Lavoisier.

Ces illustres chimistes, contrairement à l'opinion alors généralement reçue, observèrent que l'eau ne se change pas en terre par l'évaporation, que le dépôt

d'apparence terreuse qu'elle laisse quelquefois dans les vases en terre dans lesquels on la fait bouillir ou distiller, est dû uniquement à une altération des parois de ces vases.

Voici ce qu'on lit dans la préface du Traité chimique de Vair et du feu, par Scheele, ouvrage traduit de l'allemand par le baron Dietrich, à la demande de Turgot qui cultivait la chimie avec passion et auquel aucune science n'était étrangère, dit l'auteur de cette traduction : « J'admets pour certain que l'eau pure en elle-même ne saurait être convertie, ni par l'air, ni par la nature, en une matière sèche, douée de toutes les propriétés d'une vraie terre. Je sais parfaitement que l'on peut obtenir une terre par des distillations réitérées et la trituration de l'eau ; il ne me suffisait pas d'avoir lu ce fait, il fallait par moi-même que je visse cette merveilleuse conversion. Je pris un quart d'once d'eau de neige distillée, je la versai dans un petit matras de verre, de la forme et de la grandeur d'un œuf, pourvu d'un col étroit, long d'environ une aune: j'y fis bouillir l'eau et bouchai de suite hermétiquement le matras, je le suspendis ensuite sur une lampe allumée et j'entretins l'ébullition sans interruption pendant douze jours et douze nuits. Au bout de deux jours, l'eau avait un œil blanchâtre, six jours étant révolus, elle était comme du lait, et, en douze jours, elle paraissait épaisse. Tout étant refroidi, je ne remuai point le matras, pour que la poudre blanche pût se déposer, ce qui n'eut lieu qu'au bout de deux jours. J'en décantai l'eau, dont les propriétés étaient de dégager l'alcali volatil du sel ammoniac avec lequel on la mêla; d'être coagulée par l'acide vitriolique, de précipiter les solutions métalliques, de verdir le sirop de violette, et de devenir gélatineuse à l'air libre ; la terre blanche, très déliée, se comportait comme de la terre vitrifiable mêlée avec un peu de chaux. Je cassai le matras, et je trouvai que sa surface intérieure était mate et sans brillant jusqu'à la hauteur où l'eau bouillante montait ; ce qui ne fut visible que lorsque le verre fut sec. Pourrais-je donc encore douter que l'eau par une longue ébuUition ne décomposât le verre? N'ai-je pas ici une véritable liqueur des cailloux : il s'en faut donc bien que la terre que j'ai obtenue dût son origine à l'eau. Je n'eus pas plus de succès en broyant un peu d'eau distillée pendant deux heures dans un mortier de verre; elle y prit une couleur laiteuse. Lorsque la matière blanche fut déposée, je la décantai; cette eau avait les qualités de l'eau pure, n'indiquant rien d'alcalin. La terre blanche n'était autre chose que du verre pulvérisé. »

Vers la même époque, Lavoisier arrivait aux mêmes conséquences. Il renfermait de l'eau dans un alambic en verre nommé pélican, disposé de manière à reporter dans le corps du vase le produit de la distillation qui, par ce moyen, se répétait continuellement.

Après une distillation de cent et un jours, le poids total du vase et de l'eau est demeuré le même ; mais l'eau ayant été séparée de son sédiment, l'appareil s'est trouvé sensiblement diminué de poids, et l'eau augmentée de la même quantité ; enfin l'eau séparée de son sédiment et distillée de nouveau a formé un nouveau dépôt, semblable au premier, qui formait, avec lui, un poids un peu supérieur à ce que le pélican avait perdu ; d'où résultent, dit Lavoisier, deux vérités également importantes : la première, que la nature de l'eau n'est pas altérée par la distillation ; et la seconde, que le verre est dissoluble dans l'eau.

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Pendant l'espace de cent et unjoursTalanibicde verre n'avait perdu que 17 grains, soit 0&^900.

Il résulte de ce qui précède que l'eau altère le verre ; mais ce fait parfaitement établi par Scheele et Lavoisier, avait en quelque sorte élé oublié pendant un grand nombre d'années, et les chimistes ne lui avaient pas accordé l'attention qu'il méritait. En 1811, M. Chevreul, dans ses recherches sur la matière colorante du campêche, fit remarquer que l'eau évaporée dans une cornue de verre laisse un résidu qui manifeste son existence sur l'hémaline en agissant sur elle comme un alcali; il constata que ce résidu, saturé par l'acide sulfurique et évaporé à siccité, laissait une poudre blanche qui avait les propriétés de la silice et fournissait une dissolution contenant un sulfate à base d'alcali fixe. Plus tard, M. Chevreul fit voir dans les verres à base de plomb une altération de même ordre.

Tandis que l'eau froide ou bouillante n'altère qu'avec une excessive lenteur les vases en verre dans lesquels on la maintient en ébullition, et qu'elle agit avec infiniment moins d'énergie encore à froid sur ces mêmes surfaces vitreuses, elle décompose avec une facilité extraordinaire le verre en poudre.

Ainsi une fiole d'un demi-litre de capacité environ perd à peine 1 décigramme de son poids après qu'on y a fait bouillir de l'eau pendant cinq jours entiers, mais si on coupe le col de celte même fiole et qu'on le pulvérise, si l'on fait bouillir la poudre dans le même vase et pendant le même temps, elle subira une décomposition qui représentera jusqu'au tiers de son poids.

D'un autre côté, le même vase qui aurait contenu de l'eau pendant des années sans éprouver dans son poids une perte susceptible d'être accusée par la balance, subira, si on le pulvérise, par le simple contact de l'eau froide pendant quelques minutes une décomposition représentant 2 à 3 pour 100 de son poids.

Toutes les sortes de verres qu'on trouve dans le commerce : verre à glaces, à vitres, à bouteilles, cristal, flint-glass et autres verres d'optique, réduits en poudre fine et abandonnés au contact de l'air, se décomposent lentement, absorbent peu à peu l'acide carbonique, et font, au bout de peu de temps, une vive effervescence avec les acides; cette action est quelquefois telle qu'on croirait opérer sur de la craie. La même effervescence se produit sur les acides par l'action d'un mélange d'eau et de verre en poudre qu'on a abandonné à l'air pendant quelques jours. L'eau acide contient une grande quantité de soude et de chaux.

Le verre en poudre fine, bouilli avec de l'eau dans laquelle on fait passer un courant d'acide carbonique, absorbe ce gaz en quelques instants et fait une vive effervescence avec les acides.

Le verre en poudre, maintenu pendant plusieurs heures en ébullition avec du sulfate de chaux, produit une quantité notable de sulfate de soude.

Cette réaction explique pourquoi les murs et le sol des ateliers dans lesquels on doucitles glaces, se recouvrent toujours d'efflorescences consistant en sulfate de soude. Le plâtre qui sert au scellage des glaces fournit l'acide sulfurique, et le verre, la soude qui composent ce sel.

Tous les verres, réduits en poudre fine, ramènent instantanément au bleu le

papier et la dissolution rouge de tournesol ; ils verdissent immédiatement le sirop de violettes; cette réaction est la conséquence de leur allératioR instantanée par l'eau.

Le cristal en poudre fine, agité pendant quelques instants avec de l'eau froide mêlée avec une très petite quantité d'acide, donne avec l'hydrogène sulfuré un dépôt noir de sulfure de plomb.

D'après M. Pelouze, du verre blanc porphyrisé, formé de :

Silice 72

Soude 12,5

Chaux 15,5

perd 10 pour 100 de son poids après une ébullition de quelques minutes dans l'eau.

Un verre composé de:

Silice 77,3

Soude 16,3

Chaux 6,4.

a perdu 34 pour 100 de son poids . M. Pelouze a obtenu ainsi une dissolution de silicate de soude et un mélange insoluble de silice et de verre non décomposé. Cette altération rapide résulte des points de contact multipliés entre le verre et l'eau.

M. Daubrée a chauffé sous pression, à une température de 300 degrés, des tubes de verre dans l'eau, ce verre s'est décomposé en une matière fibreuse ayant la composition de la wollastonite (silicate de chaux).

En 1780, des verres avaient été fabriqués en Champagne et dans les Vosges. Le verre des Vosges contenait delà silice, de la potasse et de la chaux ; le verre de Champagne ne renfermait que de la silice et de l'alcali. Tandis que le'^premier verre se conservait intact, il n'en était pas de même du second. Les pieds des verres à boire se remplissaient dans les magasins où on les renfermait, d'eau tenant en dissolution du carbonate de potasse provenant de l'action de l'alcali sur les agents atmosphériques.