ACTION DE L'EAU SUR LES SILICATES, BORATES, PHOSPHATES, ETC

Nous rappellerons tout d'abord l'action des acides et de l'eau sur l'acide silicique.

Acide silicique. — L'acide silicique pur, préparé dans les laboratoires , est une poudre blanche insoluble; la nature nous l'offre cristallisé dans le cristal de roche , et compacte dans le quartz. Tel qu'on le trouve dans la nature, l'acide silicique est insoluble dans l'eau, comme dans presque tous les acides. Nous exceptons l'acide fluorbydrique. L'acide silicique, même obtenu parles procédés chimiques, ne se dissout ni dans l'eau ni dans la plupart des acides, après avoir subi l'action de la chaleur rouge. Son insolubilité dans l'eau l'empêche, par conséquent, de dégager avec effervescence l'acide carbonique des carbonates; cependant, lorsqu'on fond cet acide avec des carbonates alcalins , il se combine avec les bases, tandis que l'acide carbonique se dégage avec effervescence: la réaction à chaud ressemble à celle qui se fait à froid avec l'acide azotique.

L'acide fluorhydrique est le seul qui dissolve facilement la poudre de l'acide silicique naturel ou préparé chimiquement et rougi. La rapidité de la dissolution dépend du degré de concentration de l'acide fluorhydrique; avec l'acide fumant, la chaleur dégagée pendant l'attaque détermine l'ébullition de toute la masse.

L'acide silicique qu'on n'a pas fait rougir ou du moins qui n'a pas été desséché trop fortement n'est souvent pas complètement

insoluble dans l'eau. Lorsqu'on l'obtient par Faction de l'eau sur le chlorure de silicium et plus encore sur le fluorure de silicium , une petite quantité d'acide silicique se dissout dans l'eau , bien que l'eau n'acquière ni la saveur acide, ni la proprié: é de faire rougir la teinture bleue de tournesol. Pour constater dans ce liquide la présence de l'acide silicique, il faut évaporer à sec et verser sur ce résidu de l'eau dans laquelle l'acide ne se dissout plus.

Une dissolution de potasse dissout aisément avec le secours de la chaleur l'acide silicique sec, pourvu qu'on ne l'ait pas fait rougir. Les dissolutions des carbonates alcalins dissolvent également avec facilité, mais à chaud, l'acide silicique artificiel même calciné. Toutefois, dans ce cas, la dissolution est moins rapide.

Silicates. — Parmi les silicates, ceux qui contiennent un alcali sont solubles dans l'eau; ils le sont d'autant plus, que la quantité de l'acide silicique est moins considérable. Les acides agissent dans le même sens ; nous exceptons l'acide fluorhydrique , qui dissout toujours les silicates, l'acide silicique pur étant entièrement dissous. Toutes les matières vitreuses désignées dans l'industrie sous le nom de verres cèdent aux acides , ou même à l'eau seule , les principes solubles dans des proportions variables avec la quantité des alcalis qu'ils contiennent.

Lorsqu'on dissout dans beaucoup d'eau des silicates alcalins fixes contenant un grand excès de base , et qu'on sature cette dissolution par un acide quelconque, il ne se fait pas de précipité d'acide silicique , mais le silicate alcalin se dissout dans l'acide étendu. Toutefois lorsqu'on évapore la liqueur acide , lorsqu'elle a pris un certain degré de concentration , l'acide silicique se sépare après refroidissement sous forme d'une gelée transparente. La gelée reprise par l'eau se transforme en une masse de flocons dilués insolubles, mais qui ne représentent pas la totalité de l'acide silicique contenu dans la liqueur : pour rendre insoluble toute la silice, il faut évaporer la dissolution jusqu'à siccité complète.

Les silicates qui ne contiennent pas d'alcalis sont insolubles dans l'eau. Mais relativement à l'action des acides , on peut les diviser en deux classes. Les uns sont décomposés par les acides forts, tels que l'acide chlorhydrique concentré; les autres résistent à l'action des acides les plus puissants.

Les silicates décomposables par les acides ne subissent pas tous le même genre de décomposition. Quand , après les avoir réduits en poudre, on les arrose d'acide chlorhydrique froid , tantôt la dissolution se fait d'une manière subite, tantôt au contraire l'attaque ne se fait qu'à la faveur d'une ébuUition prolongée. Il faut ranger dans la première classe ceux des silicates qui contiennent de l'eau de cristallisation; ces silicates perdent cette propriété lorsque, par la calcination , on chasse l'eau qu'ils renferment.

Lorsque l'attaque se fait rapidement à froid , la silice se sépare sous forme de gelée; cette gelée ne se forme pas quand l'attaque a lieu sous l'influence de l'acide chlorhydrique bouillant.

Les silicates qui résistent à l'action des acides se décomposent avec dégagement de gaz acide carbonique quand on fait rougir leur poudre avec trois fois son poids de carbonate alcalin. L'acide chlorhydrique dissout alors facilement les bases qui se trouvaient en combinaison avec l'acide silicique dont on obtient le poids total après une évaporation à siccité. Au reste, beaucoup de silicates semblent d'abord ne pas être attaqués par les acides; mais lorsqu'on laisse longtemps leur poussière en digestion à chaud avec ces réactifs , ils finissent par se décomposer, surtout lorsqu'on emploie l'acide sulfurique : cet acide attaque en effet par une ébuUition suffisamment prolongée presque tous les silicates.

Nous avons déjà vu l'action des acides sur ceux des principaux matériaux que nous apprendrons à transformer en poteries. Les silicates, tels que les feldspaths, les pegmatites, les talcs, les serpentines, etc., ne s'attaquent d'une manière complète que lorsqu'on les a fait rougir avec trois fois leur poids de carbonate de soude. A cette catégorie appartiennent les différentes espèces de verre artificiel et les pierres gemmes factices. Dans cette classe se placent encore les diverses glaçures dont peuvent être recouvertes les poteries si variées dont nous aurons à nous occuper.

Ces diverses matières, bien que suffisamment résistantes lorsqu'on les considère dans leur position, soit dans la pâte, soit sur la pâte après la cuisson , offrent , lorsqu'elles sont réduites en poudre , des indices d'une altération certaine, qui cause aux fabricants des embarras sérieux tant pour la confection des pâtes que pour celle des glaçures.

Action de Tair sec. — On admet généralement que l'air sec est

sans action sur les verres ; M. Malaguti cite dans ses Leçons de Chimie qu'il a remarqué l'altération manifeste d'une cloche en verre parfaitement mastiquée sur une glace bien dressée sous laquelle il avait placé de l'acide sulfurique pur. La glace et la cloche étaient ternies sur les points en contact avec l'air sec.

Action de Teau. — Les anciens alchimistes pensaient que l'eau se changeait en terre par une ébuUition prolongée. Scheele et Lavoisier démontrèrent, contrairement à l'opinion reçue, que le dépôt d'apparence terreuse abandonné par l'eau distillée dans les vases de verre dans lesquels on la fait bouillir, résulte uniquement d'une altération des parois de ces vases.

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 n'agit qu'avec une énergie bien moins considérable encore sur les mêmes surfaces vitreuses maintenues à la température ordinaire, elle décompose avec une facilité remarquable le verre en poudre.

C'est ainsi que , d'après M. Pelouze , une fiole d'un demi-litre de capacité perd à peine un demi-gramme de son poids après qu'on y a fait bouillir de Teau pendant cinq jours entiers; mais si l'on coupe le col de cette même fiole et qu'on le pulvérise ^ si l'on fait bouillir la poudre dans le même vase et pendant le même temps , elle perdra jusqu'au tiers de son poids.

D'un autre côté , le même vase qui aurait contenu de Teau pendant des années sans éprouver dans son poids une perte susceptible d'être accusée par la balance, subira par le simple contact de l'eau froide pendant quelques minutes, s'il est réduit en poudre, une décomposition représentant 2 à 3 centièmes; par une ébullition de quelques minutes la décomposition, à peu près double , s'élève à 5 ou 6 centièmes : les produits de la décomposition font effervescence avec les acides.

M. Barrai a constaté que 4 litres d'eau de pluie, évaporés et condensés sept fois de suite dans une même cornue de verre , lui enlevèrent plus de 2 grammes de chaux , i gramme de silice et I gramme d'alcalis.

Toutes les sortes de verre qu'on trouve dans le commerce, verre à glaces, verre à vitres, à bouteilles, cristal, flint-glass et verres d'optique, réduites en poudre fine et abandonnées au con-

tact de l'air, se décomposent lentement en absorbant peu à peu l'acide carbonique de l'atmosphère ; ils font au bout de fort peu de temps une vive effervescence, à ce point qu'on pourrait croire agir sur de la craie. La même effervescence se produit avec les acides dans un mélange de verre en poudre et d'eau qui sont restés en contact pendant quelques jours.

Action de l'acide carbonique. — Le verre en poudre fine, qu'on fait bouillir avec de Teau en présence d'un courant d'acide carbonique , absorbe ce gaz en quelques instants et fait tout de suite avec les acides une vive effervescence.

Tous les verres réduits en poudre fine ramènent instantanément au bleu le papier rouge du tournesol et verdissent immédiatement le sirop de violette : c'est la conséquence de leur altérabilité sous l'influence de l'eau.

Le cristal en poudre fine, agité pendant quelques instants avec de l'eau froide mêlée de quelques gouttes d'acide nitrique, donne avec l'hydrogène sulfuré du sulfure noir de plomb. Nous avons constaté, M. Ebelmen et moi, des décompositions analogues dans la plupart des couleurs vitrifiables fondues, qui, réduites en poudre , font effervescence et donnent du sulfure de plomb dans la dissolution acétique étendue, lorsqu'elles ont été laissées quelque temps au contact de l'air.

Nous ferons remarquer par quelques citations de quelle importance est pour le potier la connaissance de ces phénomènes : la fabrication de quelques faïences fines anglaises, celle de la porcelaine tendre française , reposent sur l'emploi des frittes réduites en poudre. On comprend que ces frittes , par le broyage , fournissent des quantités plus ou moins considérables de silicates alcalins qui occasionnent des déchets désastreux par l'altération des moules en plâtre dont la porosité diminue très-inégalement.

Les verres, c'est-à-dire les matières vitreuses, employées comme glaçure, se décomposent pendant le broyage, et si l'on veut les empêcher de plomber sous les moules en y ajoutant du vinaigre, on en modifie la composition plus rapidement encore.

L'altération des substances vitreuses réduites en poudre fine par le contact de l'air humide permet d'expliquer certaines pratiques qui tiennent peut-être plus à l'art de l'émailleur qu'à celui qui nous occupe, mais que nous devons indiquer ici; je veux

CHIMIE CÉRAMIQUE. 457 parler de la précaution que prennent les émailleurs de laver avec de l'acide azotique leurs émaux en poudre avant de les appliquer, ccmme ils le font, en les étendant à l'eau par l'intermédiaire d'une petite spatule.

S'il restait du carbonate alcalin dans la matière vitreuse , l'acide silicique libre provenant de l'altération qui donne naissance d'abord à du silicate alcalin , mettrait en liberté, sous l'influence de la chaleur, de l'acide carbonique, dont le dégagement serait accusé par des bouillons.

L'acide carbonique, au reste, paraît être absorbé également, quoique en quantité moins grande, par les matières vitreuses compactes, transparentes ou même opaques. Il est impossible, à cause de cette absorption, de restaurer à chaud les anciens émaux qui se couvrent de bouillons; on sait aussi que dans le travail du verre à la lampe d'émailleur on observe des soufflures et des bulles qui sont la conséquence d'une production de gaz.

Les observations de l'ordre de celles que nous venons d'exposer ne sont pas isolées; il serait curieux de les rechercher en examinant l'action de l'eau mêlée d'air sur la plupart des minéraux qu'on a jusqu'ici considérés comme inaltérables. A ces phénomènes se rattachent évidemment les faits, intéressants pour nous, que nous avons étudiés précédemment, la transformation des roches feldspatiques en kaolin , et celle de toutes les roches alumineuses en argiles.

Action des alcalis lur les silicates. — On doit à M. Fremy

d'importantes recherches sur l'action des alcalis sur les silicates. Ce travail a mis en relief divers degrés de saturation de l'acide silicique que nous croyons devoir présenter ici-

Lorsque la silice hydratée est mise en rapport avec les bases alcalines, et que la combinaison se fait à une température qui n'est pas élevée , sous l'influence d'un excès d'acide , on obtient une première série de silicates cristallisables et solubles dans l'eau, représentés par la formule

3(SiO^), (KO-NaO) + Aq.

Ils éprouvent sous l'influence de la chaleur une décomposition remarquable, car ils ne se dissolvent plus : ils abandonnent à l'eau des alcalis, etc., laissant un résidu siliceux présentant quelques- I. 39

uns des caractères du quartz, une dureté plus grande que celle du verre; cette silice est insoluble dans Teau, dans les alcalis carbonatés et même caustiques , si la calcination est faite à la chaleur rouge; insoluble dans l'eau, mais elle est encore soluble dans les alcalis étendus, si la calcination a été faite à des températures modérées.

Les silicates de la première série se modifient sous l'influence des alcalis en excès à la température ordinaire, et se transforment en une autre série correspondant à la formule

3(SiO^), !2(K0 -NaO)+Aq.

Avec un excès d'alcali agissant sur ces dernières on forme une troisième série qui a pour formule

3(SiO^), 3(NaO-KO)+Aq.

Ces sels ne sont plus altérés par la chaleur, et conservent leur solubilité, même après calcination.

Il existe enfin une dernière série qui correspond au silicate à base de ssoude

-'^7^^r,V ^9{d..3(SiO^), 4(NaO), ^6{m)

et qtii s'obtient en fondant au creuset d'argent du quartz et de la soude en excès.

Les acides borique ét phosphorique sont solubles à l'état de liberté. On admet facilement que l'action de l'eau , de Tair et des acides soit plus prononcée sur les borates et sur les phosphates qu'elle ne l'est sur les silicates; nous devons toutefois ajouter que la science ne possède encore jusqu'à ce jour aucune observation spéciale sur ce sujet, faite surtout au point de vue qui nous occupe : cette étude cependant ne manquerait pas d'intérêt, surtout en présence de l'emploi fréquent que les arts céramiques font aujourd'hui des borates ; surtout en présence de l'emploi probable des phosphates dans les glaçures pour remplacer l'acide borique dont le prix commercial s'élève constamment.