SILICIUM

Lorsqu'on décompose par le potassium le fluorure double de potassium et de silicium, on obtient du silicium, qui se présente sous forme d'une poudre noirâtre , infusible et inaltérable, quand on la chauffe en vase clos , mais se transformant en acide silicique au rouge, au contact de l'air.

Combinaison du silicium avec l'oxygène. — Le silicium ne forme avec l'oxygène qu'une seule combinaison que la nature pré- , sente en quantité considérable et sous les aspects les plus variés, t! Le cristal de roche, le quartz, Tagate, l'opale, le sable quartzeux, j; la pierre à fusil , sont autant de variétés de silice , c'est-à-dire \\\ d'acide silicique. Les roches ne sont en général que des silicates !: d'alumine , de potasse , de soude , de chaux , de fer, etc.

I Acide silicique. — La silice anhydre, artificielle ou naturelle, est,

I I à l'état de pureté parfaite, une poudre blanche, inodore , insipide, ; infusible aux températures de nos fourneaux, mais fusible à la

température produite par la combustion de l'hydrogène et de l'oxygène dans les proportions de i volumes d'hydrogène pour i volume d'oxygène. L'acide silicique se présente sous des étals différents : à l'état de quartz, il est insoluble dans l'eau, dans les dissolutions acides et alcalines. L'acide fluorhydrique seul l'attaque en le transformant en vapeurs de fluorure de silicium. Les alcalis l'attaquent de même à la température rouge : il se forme des verres

I très-alcalins et solubles. La silice produite artificiellement n'a pas la même insolubilité dans les dissolutions alcalines que le quartz;

j elle s'y dissout au contraire facilement, même quand ces derniers sont carbonatés.

La silice est un acide faible qui ne fait pas même passer au rouge vineux la teinture bleue de tournesol ; les acides même les plus faibles peuvent donc décomposer les silicates alcalins en précipitant Tacide silicique; mais, en raison de sa fixité, ce dernier chasse , à des températures suflisamment élevées , les acides même , les plus énergiques.

I Dans les laboratoires, on obtient la silice pure en chautlant au

i3>. QUATRIÈME LEÇON.

rouge (lu sable blanc avec 4 fois son poids fie carbonate de soude ou de potasse. On obtient alors un silicate de potasse ou de soude, qu'on nommait autrefois liqueur des cailloux, entièrement soluble dans l'eau. Si l'on verse de l'acide chlorhydrique dans la dissolution jusqu'à ce qu'elle présente une réaction acide, l'acide silicique devenu libre se précipite sous forme d'une matière blanche gélatineuse, qu'un excès d'acide chlorhydrique pourra facilement redissoudre. L'évaporation de cette liqueur acide laisse déposer une matière pulvérulente incolore , qui , complètement débarrassée des sels qui la souillent, est insoluble dans les acides. A cet état la silice est un hydrate ayant pour composition

SiO\ HO.

A 100 degrés, la moitié de l'eau s'échappe, il se forme un nouvel hydrate

2(SiO-^), HO.

La silice naturelle forme des variétés très-nombreuses , qu'on peut toutefois classer dans deux divisions principales , que nous nommerons quartz et silex. A ces divisions nous ajouterons la silice soluble dans les alcalis, qui forme quelques dépôts rares, qu'on utilisera sans doute un jour dans la pratique des arts céramiques.

Le quartz comprend toutes les variétés de silice cristallisées ou présentant une apparence cristalline, transparente ou opaque. Incolore et cristallisé, il prend le nom de cristal de roche; coloré, mais d'une coloration pure , il est employé dans la joaillerie sous le nom de pierre gemme ; il se présente encore sous la forme de poudre grisâtre ou blanche, plus ou moins grossière, qu'on appelle sable quartzeux.

Le silex comprend principalement les variétés dites pierre à jusd,

La silice qu'on introduit dans la pâte céramique, particulièrement comme matière dégraissante, c'est-à-dire antiplastique, pour en détruire la plasticité, ou comme matière fondante pour former des silicates fusibles, est fournie par le quartz hyalin en masse-, par le quartz à l'état de sable ordinairement très-pur, et par les silex pyromaques.

Dans le premier cas, on ne cherche point à l'extraire des filons des terrains de cristallisation, granit, gneiss, micaschiste ou autre

CHIMIE CÉRAMIQUE. ,33 roche qui le contiennent; il serait d'une exploitation trop dispendieuse. On recueille ou les blocs erratiques que présentent quelques localités, comme les environs de Sarrebruck, ou les galets, les cailloux roulés par les fleuves (cailloux du Rhin). ■ Le sable est tantôt du quartz pur, tantôt du quartz mélangé d'argile, de calcaire, d'oxyde de fer et de mica; il est alors employé soit après avoir été simplement broyé ou réduit à un état de grande ténuité, soit après avoir été lavé pour enlever l'argile, puis broyé. Nous le verrons propre alors à dégraisser les pâtes trop argileuses et nécessaire pour donner à la pâte qui est peu cuite plus de liaison avec la glaçure : telle est l'action du sable de Nevers, dans les pâtes de faïence commune; dans ce cas le sable n'est pas du quartz pur. Celui de Nevers est composé de

Silice 86

Alumine 9

Chaux 2

Magnésie i

Oxyde de fer i

Alcalis non dosés »

, Cette analyse n'indique pas la teneur en alcalis.

|| Au reste, le sable n'est jamais parfaitement pur. Celui de Fontainebleau, que préfèrent nos verriers, renferme environ 4 pour 100 de matières étrangères, consistant en alumine, magnésie et fer; celui de la butte d'Aumont, qui est plus pur et qu'on emploie pour mêler à la pâte de la porcelaine de Sèvres, renferme encore I pour 100 de matières étrangères à la silice. Le sable coloré ne peut être employé que dans les pâtes dont la coloration n'offre aucun inconvénient.

Certaines variétés sont micacées; pour les pâtes qui cuisent à basse température, le mica donne à ces pâtes, la plupart sales de ton, un aspect pailleté, qui en rehausse la tristesse. Beaucoup de poteries noires et rouges de l'Inde ou des anciens peuples offrent cette particularité.

Les silex pyromaques offrent un des ingrédients les plus efficaces pour amaigrir les pâtes trop argileuses. Nous avons déjà vu que l'introduction de cette variété de quartz dans les pâtes plasti-

i34 QUATRIÈME LEÇON.

ques a créé en Angleterre cette nouvelle classe de poterie qui de nos jours encore se fabrique avec un si grand succès et qu'on ' nomme cailloutasse. Les silex pyromaques bien caractérisés, jouis- ' sant de toutes les propriétés qu'on y recherche, de se laisser broyer facilement jusqu'à la plus grande finesse, de ne donner aucune couleur aux pâtes , ne se trouvent avec ces qualités que dans la craie blanche ; ils y sont disséminés en nodules de toutes formes, qui sont noirs ou blonds; mais ils perdent cette couleur et deviennent d'un blanc opaque par la calcination qu'on leur fait éprouver pour les broyer plus facilement.

On a cru trouver des nuances de propriétés différentes dans ' toutes les pierres que les minéralogistes et les chimistes regardent comme des silex, des sables ou des quartz sensiblement purs. Nous verrons que dans plusieurs cas on préfère les silex, les sables, le quartz hyalin de tel endroit à ceux de tel autre, quoique la chimie la plus savante n'ait pu jusqu'à présent reconnaître en eux aucune différence; toutefois nous n'oserions dire que ces nuances existent. Le mode d'agrégation assez différent dans les quartz non cristallins, dans certains silex et dans les sables, quand ils n'ont pas été produits par voie de cristallisation confuse, peut avoir de l'influence sur leur propriété dégraissante, qui paraît être toute mécanique. Leur propriété fondante même pourrait être modifiée, car on sait que l'état de division sous lequel on présente . deux corps qui tendent à se combiner, influe sur l'affinité. La calcination des quartz et des silex n'a pas d'ailleurs pour simple effet d'en chasser les corps volatiles; elle n'a peut-être pas non plus pour unique objet de les rendre plus faciles à broyer : nous devons faire remarquer ici que la calcination du sable quartzeux, en le faisant gonfler sensiblement, l'empêche d'éprouver ce changement de volume à l'intérieur des pâtes dans lesquelles on l'introduit.

Acide hydrofluosiiicique. — Il ne nous reste plus , pour compléter ce que nous croyons utile de savoir au sujet de la silice, qu'à faire connaître ce qui se passe lorsqu'on met en présence de la silice et de l'acide fluorhydrique. Nous avons vu que le verre , la porcelaine et tous les silicates étaient attaqués : il se forme dans ce cas du fluorure de silicium , corps dont la composition et les propriétés expliquent l'élimination de l'acide silicique. C'est

fi CHIMIE CÉRAMIQUE. i3^,

'1 en effet un gaz incolore, d'une odeur suffocante, d'une densité . considérable, car elle est de 3,5; très-avide d'eau, répandant en I conséquence à l'air humide d'épaisses vapeurs. Il n'attaque pas le verre. Il est possible de le liquéfier au moyen d'une pression et \ d'un froid considérables; il se présente alors sous forme d'un liquide incolore doué d'une très-grande mobilité. Mis en contact . avec l'eau, qui le décompose promptement, il se forme de la silice \ gélatineuse , et la liqueur contient un acide particulier , composé 1 de silicium , de fluor et d'hydrogène. Pour préparer à l'état de I pureté le fluorure de silicium , on chauffe un mélange intime de .| 100 grammes de spath fluor, loo grammes de verre pilé et 6oo à 1 8oo grammes d'acide sulfurique concentré. Le gaz se dégage bientôt 1 en abondance ; on le recueille dans des éprouvettes remplies de ^ mercure : si le gaz arrivait au contact de l'eau, la décomposition du I r fluorure de silicium s'effectuerait en vertu de la formule suivante :

3(SiFF)-4-3(HO) =^ 3(F1H), 2(SiFP) + SiO^ ' L'acide hydrofluosilicique n'a pu jusqu'à ce jour être préparé sous forme de cristaux; quand on le met en contact avec un oxyde, I il se forme un sel , l'hydrogène de l'acide fluorhydrique étant ' remplacé par le métal. En effet,

3(HFl), 2(SiFF)-i-3(K0) = 3(KF1), ^ (SiFP)+ 3 (HO).

Ces composés sont généralement solubles. L'hydrofluosilicate de potasse est complètement insoluble; c'est sur cette propriété qu'est fondée dans l'analyse quantitative, la séparation de la potasse et . de la soude.

Pour préparer l'acide hydrofluosilicique, on dirige, comme la Jig. 28

le représente, un courant de fluorure de silicium dans un verre à pied contenant de l'eau distillée. Pour que le dépôt de silice qui se forme ne vienne pas mettre fin à la réaction en obstruant le tube de dégagement, on place au fond du verre, sous une épaisseur de quelques centimètres, un peu de mercure dans lequel débouche

i3G QUATRIÈME LEÇON,

l'extrémité du tube. La liqueur finit par se prendre en masse ! par le dépôt d'acide silicique hydraté. On jette le tout sur une i toile qui retient la silice gélatineuse et laisse passer un liquide i qu'on soumet à l'évaporation. On arrête Topération lorsqu'il se dégage des fumées blanches ; l'acide se décomposerait si l'on poussait plus loin la concentration.

Nous ne citerons même pas les autres combinaisons que le silicium peut former avec les corps simples que nous avons étudiés précédemment, afin d'arriver au corps important dont l'étude terminera cette Leçon. i

CARB01\E.

Nous arrivons au carbone ; disons tout de suite que nous ne nous occuperons du carbone que sous le rapport de ses propriétés chimiques et sous celui des caractères si variés qu'il peut prendre dans la nature ; nous étudierons d'une manière générale deux des i principaux composés qu'il forme avec l'oxygène, l'acide carbonique ' et l'oxyde de carbone. Nous réserverons pour une Leçon spéciale l'étude du carbone libre ou combiné dans les combustibles considérés dans leurs rapports avec l'industrie. La connaissance des propriétés de l'acide carbonique , de l'oxyde de carbone , celle des hydrogènes prote et bicarbonés , nous faciliteront singulièrement l'étude de la combustion et l'intelligence des phénomènes qui se passent dans les fours dont nous nous servirons pour cuire les poteries des diverses sortes que nous pourrons avoir à fabriquer.

Carbone. — Négligeant les divers aspects physiques sous lesquels le carbone peut se présenter à nous , nous nommerons carbone tout corps fixe, infusible, insoluble, susceptible de se transformer dans l'oxygène au rouge en acide carbonique , c'est-à-dire en un gaz incolore dont nous examinerons tout à l'heure les autres propriétés. Le carbone brûle dans l'air en disparaissant. Les caractères physiques sous lesquels le carbone peut se présenter sont essentiellement variés : il suffit pour le prouver de se rappeler que le diamant , le graphite , le coke, le noir de fumée, les divers combustibles qui dans le commerce sont connus sous le nom de charbons de bois, le noir animal enfin , ne sont que des variétés de carbone à divers états de condensation et plus ou moins pur.

L'équivalent du carbone pur est égal à 6.

CllIiMIE CÉRAMIQUE. 137 Diamant. — On comprend que nous ne nous arrêtions pas longuement sur l'histoire du diamant; disons seulement qu'on le rencontre principalement dans des terrains d'alluvion , mêlé d'ordinaire avec certains débris de minéraux provenant de roches anciennes; il est alors le plus souvent recouvert d'une couche opaque, mais l'intérieur est transparent, souvent incolore, quelquefois jaune, bleu, rose ou vert; il y a des diamants noirs. Le diamant cristallise dans le système régulier, souvent sous forme de solide à vingt-quatre faces, mais les arêtes sont arrondies par suite du frottement que leur a fait éprouver leur transport avec les sables d'alluvion.

A l'état de diamant , le carbone possède une densité variable entre 3,5o et 3,55; il ne conduit ni la chaleur ni le fluide électrique. C'est le plus transparent de tous les corps , il réfracte la lumière avec la plus grande puissance. Personne ne saurait nier aujourd'hui que le diamant ne soit du carbone pur. Des expériences de combustion exécutées à plusieurs reprises ont démontré ce fait. L'acide carbonique provenant de la combustion, absorbé par de la soude, forme, avec le phosphore, du phosphate de soude, en régénérant du carbone noir analogue au noir de fumée. D'ailleurs le diamant se transforme en une matière noirâtre ayant toute l'apparence du coke , lorsqu'on le soumet à l'action d'une chaleur très-intense au moyen de la pile. Du reste , tous les charbons placés dans des circonstances analogues se sont transformés, entre les mains de M. Despretz, en une substance semblable en tout point au graphite naturel.

Le diamant est le plus dur de tous les corps connus.

Graphite. — La modification que prend le diamant lorsqu'on le soumet à l'action de la haute température produite par la pile, et qui se rencontre dans la nature sous le nom de graphite , peut être reproduite artificiellement par voie de cristallisation. Elle se forme lorsqu'on laisse refroidir lentement la fonte de fer sursaturée de charbon. Le graphite s'élève à la surface avec l'apparence de lames noires très-brillantes. C'est du carbone pur.

Le graphite connu sous le nom de mine de plomb ou plombagine n'est qu'une variété cristallisée en petites paillettes hexaédriques très-minces, rassemblées en masses d'un gris métallique , d'une très-faible cohésion. Sous cet état le graphite sert à lafabri-

ï38 QUATRIÈlME LEÇON.

cation dos crayons. On exploite pour cet objet toutes les masses

qu'on rencontre dans des montagnes de formation ignée.

L'origine des dépôts carbonifères qu'on connaît sous le nom de combustibles fossiles , n'a probablement pas la même origine que le graphite. On distingue parmi ces masses, suivant l'aspect extérieur qu'elles présentent, l'anthracite , la houille , le lignite.

Anthracite. — L'anthracite est du charbon presque pur, compacte, d'une combustion très-difficile. On ne parvient à l'enflammer que sous de fortes masses, et lorsqu'on les porte à des températures très-élevées ; c'est néanmoins un combustible très-précieux , en raison de la grande quantité de chaleur qu'il fournit en brûlant. L'anthracite renferme de 90 à 92 pour 100 de carbone pur.

Houille. — La houille est analogue à l'anthracite, dérivant comme lui d'une décomposition , mais beaucoup plus récente , de la matière ligneuse , par suite d'une altération toute particulière. La houille se présente sous divers aspects physiques très-différents qui , suivant leurs propriétés , sont choisis pour des usages très-divers. La houille est employée dans les arts céramiques, concurremment avec le bois , pour l'alimentation des fours de cuisson.

I.i§:nite. — Le lignite présente le ligneux dans un état d'altération encore moins avancé que la houille elle-même. La composition du lignite, qui démontre dans ce corps moins de carbone que dans ' les précédents , prouverait le fait de cette moins profonde décomposition , si l'apparence fibreuse que le lignite conserve avec une grande netteté ne venait point accuser une détérioration en quelque sorte naissante.

Lorsqu'on soumet en vases clos, c'est-à-dire à l'abri du contact de l'air, les matières d'origine végétale , ou bien les combustibles que nous venons de citer et qui ne sont aussi que des débris de ( végétaux déjà plus ou moins profondément modifiés et chimique- \ ment altérés, on observe avec un dégagement de vapeur d'eau, des vapeurs formées de carbone et d'hydrogène, de l'ammoniaque et du \ goudron , en proportions plus ou moins considérables suivant la \ nature du combustible sur lequel on opère. Il reste un résidu noir, plus ou moins compacte, toujours plus riche en carbone pur que la matière primitive.

Coke. — On donne le nom de coke au charbon fourni par la ( distillation de la houille. Ces charbons se présentent sous des as- 1

CHIMIE CÉRAMIQUE. 139 pects très-variés, suivant la nature des houilles employées. Dans I ce cas , il S3 dégage , outre des gaz doués d'un grand pouvoir éclairant , des produits volatils formés d'eau , d'ammoniaque et de goudron , qu'on réunit en les faisant condenser dans des récipients suffisamment refroidis.

En ce qui concerne la fabrication du coke dans les fours , nous ferons remarquer les différences que présente le procédé de la carbonisation de la houille avec ceux de la carbonisation du bois en 1 meules. Dans l'un et dans l'autre cas , la carbonisation s'opère au ' moyen de l'introduction d'une quantité d'air limitée au milieu du combustible à carboniser. Dans les fours à coke , les produits de j la distillation se brûlent en très-grande partie par l'oxygène atmosphérique et développent ainsi la chaleur nécessaire pour effec- I tuer la carbonisation; quand on carbonise, au contraire, le bois i|i dans des meules , c'est le charbon déjà formé qui brûle ; les pro- I doits de la distillation du bois se dégagent, sinon en totalité, du I moins en très-grande partie, sans altération. (Ebelmen.) I On peut facilement assigner la cause de ces différences. Le I coke est en effet moins combustible que les produits hydrocarbo- ; nés de la distillation de la houille. Les produits de la distillation du bois , très-chargés d'eau et d'acide carbonique , sont au con- I traire moins faciles à brûler que le charbon; le charbon brûle dans l'air quand la température s'élève à i3o ou 240 degrés; les produits de la distillation exigent une température presque rouge pour se combiner avec l'oxygène.

Ces différences de combustibilité sont de nature à expliquer les faits observés. Nous transcrivons ici les observations d'Ebelmen , j parce que la chaleur produite dans la calcination de la houille peut être utihsée pour la cuisson des poteries. Nous aurons à revenir sur cette question digne d'intérêt.

i''. Les gaz qui se dégagent des fours à coke renferment une proportion de principes combustibles qui va constamment en diminuant du commencement à la fm de la carbonisation.

i"*. Plus des deux tiers de Toxygène contenu dans la houille sont brûlés pendant la carbonisation. Il se brûle en même temps une , quantité de carbone égale à celle que renferment les produits vo- I latils de la distillation de la houille en vases clos. Les deux cinquièmes environ de l'oxygène atmosphérique introduit dans le

i4o QUATRIÈME LEÇON,

four à coke sont transformés en eau ; le reste entre en combinaison avec le carbone.

3"". Les produits gazeux des fours à coke renferment une grand»» quantité de chaleur utilisable, dont les deux tiers en moyenne sont à l'état sensible. Il serait donc nécessaire d'utiliser cette chaleur aussi près que possible des fours. D'ailleurs les gaz des fours à coke, ne renfermant que peu de principes combustibles, ne sont inflammables par un excès d'air que quand ils ont été préalablement portés à une haute température : on ne pourrait donc pas les conduire au loin pour les brûler, ainsi que cela se pratique pour les gaz qui s'échappent des autres foyers métallurgiques.

4''. La chaleur nécessaire à la carbonisation de la houille dans les fours est fournie simultanément par la combustion d^une partie des produits de la distillation, et par celle d'une proportion très-notable du charbon qu'elle laisse comme résidu. Tous les perfectionnements à porter ultérieurement dans la fabrication du coke doivent tendre à diminuer autant que possible cette consommation de charbon. Il faut arriver à produire dans les fours à peu près autant de coke que la houille en donne en vases clos. La grande quantité de chaleur que renferment encore les produits gazeux qui se dégagent des fours donne lieu de penser qu'on arriverait à ce résultat sans trop de difficulté. (Ebelmen.)

L'anthracite, qui n'éprouve pas de fusion, donne un charbon qui présente l'aspect et la forme de la houille dont il provient. La houille maigre produit un coke dont les caractères se rapprochent de ceux du coke anthraciteux. La houille grasse, au contraire, qui se fond quand on la soumet à l'action du feu , donne un charbon boursouflé, très-brillant, et d'un gris métallique.

Le coke, comme l'anthracite, est d'une combustion difficile; il ne brûle qu'en grandes masses et sous l'influence d'un courant d'air forcé. On l'emploie dans l'industrie pour les chauffages, l'alimentation des locomotives, la fonte des métaux et les arts métallurgiques. La carbonisation s'opère soit en vases clos par distillation dans des cylindres de fonte , soit par un procédé semblable à la carbonisation du bois dans le procédé des forêts.

Charbon de bois. — Lorsqu'on chauffe le bois en vases clos, il passe à la distillation une série de produits très-complexes, les uns liquides et les autres gazeux ; il reste dans le vase un char-

bon noir qui conserve la forme primitive; c'est le charbon de bois. La composition des gaz permanents ou non qui passent à la distillation sont variables avec la température à laquelle la distillation s'opère. Cette température est liée de même avec les rendements en charbons , car les gaz qui s'échappent contiennent avec l'oxyde de carbone , de l'acide carbonique , des carbures d'hydrogène, de l'acide acétique, des huiles volatiles et des matières goudronneuses.

Le charbon opère, comme nous l'avons vu, la décomposition de Teau , quand on agit à la température rouge ; la vapeur d'eau brûlera donc une partie d'autant plus considérable de charbon , que le bois sera plus humide, surtout si la température est élevée jusqu'au rouge avant que la totalité de l'eau ait été chassée.

Nous aurons occasion de revenir plus loin sur les diverses sortes de combustibles qui sont employées dans les arts céramiques; et comme on emploie très-peu les charbons végétaux dans la cuisson des poteries, nous croyons devoir nous borner à dire quelques mots des procédés à l'aide desquels on opère la carbonisation du bois. Ces indications serviront d'ailleurs d'introduction à l'étude des phénomènes qui se passent dans les foyers des différents fours dont nous donnerons plus loin la description détaillée.

Toutes les méthodes au moyen desquelles on exécute la transformation du bois en charbon peuvent se diviser en deux classes. Dans l'une, le bois reçoit la chaleur nécessaire à sa distillation par l'intermédiaire d'un corps solide qui le renferme, en sorte que le charbon n'est en contact qu'avec les produits de la distillation : c'est la carbonisation en vases clos. Dans la deuxième classe, se rangent tous les procédés dans lesquels on introduit, au milieu de la masse du bois à carboniser, une quantité d'air limitée de manière à brûler une partie du combustible pour distiller l'autre : la carbonisation s'opère ici sans l'intermédiaire d'un vase, et la chaleur se transmet directement du courant de gaz au combustible.

La carbonisation en vases clos est évidemment la méthode la plus simple et celle qui doit donner la plus forte proportion de charbon, lorsqu'elle sera convenablement conduite. Les résultats en sont en tout comparables à ceux obtenus dans de nombreuses expériences de laboratoire.

Si l'on compare les nombres qui marquent la composition des

li'i QUATRIÈME LEÇON.

gaz dégagés pendant la carbonisation en meules, à ceux que four- | nit l'analyse des gaz qui s'échappent des vases clos pendant la ! distillation, et si l'on retranche dans chaque analyse, d'une part, | l'azote , et , d'autre part , l'acide carbonique qui correspondrait à la combustion de l'oxygène en rapport avec cet azote, on voit, dans les deux cas, la proportion de l'hydrogène augmenter beaucoup à la fin de la distillation , en même temps que l'acide carbonique et l'oxyde de carbone diminuent.

Les proportions respectives d'acide carbonique , d'oxyde de carbone et d'hydrogène, dans les gaz de la carbonisation en vases clos, i étant à très-peu près les mêmes que dans les gaz de la carbonisation en meules , après la soustraction de Tazote et de l'acide carbonique correspondant, nous pouvons tirer de ce fait les deux conclusions suivantes , qui servent de base à la théorie de l'opération :

1°. L'oxygène de l'air qui pénètre dans la meule par les évents d'admission se change complètement en acide carbonique, sans mélange d'oxyde de carbone.

i"". L'oxygène de l'air se porte en entier sur le charbon déjà formé; son action est nulle sur les produits de la distillation du bois, en sorte que celle-ci s'opère de la même manière qu'en vases clos.

Il est facile de concevoir comment, dans la carbonisation en meules, l'oxygène de l'air doit se porter sur le charbon déjà formé plutôt que sur les produits de la distillation. Les gaz sont accompagnés d'une proportion trop considérable de vapeurs peu ou point combustibles et dont le calorique spécifique est trop fort pour que leur inflammation soit facile. On sait que dans la carbonisation en vases clos, les gaz ne deviennent combustibles que pendant la dernière période de la disdllation. On sait aussi que le charbon de bois devient plus combustible par une calcination ménagée.

La distillation lente du bois produit, toutes choses égales d'ailleurs, une proportion de charbon bien plus grande que la distillation rapide. Celle-ci fournit une proportion de charbon d'autant plus grande, jusqu'à une certaine limite, que la quantité de bois soumise à l'expérience est plus considérable; enfin nous avons dit que la dessiccation préalable du bois permet d'obtenir une proportion de charbon plus forte que celle qu'on pourrait retirer du

CHIMIE CÉRAMIQUE. ,43 bois vert. En effet, chacun des principes organiques immédiats qui entrent dans la composition du bois éprouve, à un certain degré de température, une altération d'où résulte un produit pyrogéné fixe, un produit pyrogéné volatil, et un dégagement de gaz provenant de la combustion d'une partie du carbone et de l'hydrogène par l'oxygène contenu dans le bois. Pour chaque température il s'établit un certain équilibre; à une température plus élevée, l'équilibre est détruit de nouveau, et il y a formation de nouveaux produits pyrogénés, les uns fixes, les autres volatils, jusqu'à ce qu'enfin il ne reste plus que du charbon pur. Si nous opérons à une température bien graduée et maintenue constante pendant un temps suffisant, chacune de ces modifications dans l'état des composés organiques pourra avoir lieu jusqu'au centre du morceau de bois , de façon à produire un nouvel agrégat homogène, et sans qu'il y ait réaction entre les produits de la distillation qui viennent du centre du morceau sur les produits fixes qui se trouvent à la surface. Si, au contraire, le combustible est placé dans un milieu entretenu à une température très-élevée, comme cela a lieu dans la carbonisation rapide, il arrivera que les couches extérieures du bois seront à un état d'altération trèsavancé lorsque le centre sera encore à l'état naturel. Il pourra donc y avoir réaction entre les produits de la distillation venant (lu centre sur le charbon déjà formé à la surface et qui se trouve maintenu par le rayonnement des parois du vase à une température élevée. Cette réaction engendrant des gaz, hydrogène, acide carbonique et oxyde de carbone, conduit à une perte correspondante sur le charbon.

S'il ne se forme pas d'oxyde de carbone dans la combustion du charbon par l'oxygène atmosphérique, il convient de l'attribuer à ce que les produits de la distillation du bois viennent abaisser constamment la température des gaz, en sorte que la formation de l'oxyde de carbone n'est plus possible. Cette circonstance est fort avantageuse au succès de l'opération. Toute production d'oxyde de carbone aux dépens de l'acide carbonique occasionnerait nonseulement une perte en charbon, mais encore une grande absorption de chaleur latente; il en résulterait d'ailleurs une ditférence énorme sur le rendement de la meule en charbon. (Erelmex.)

Noir de fumée. — Il n'y a pas que le bois qui puisse, en brûlant

i44 QUATRIÈME LEÇON,

incomplètement, donner un dépôt de charbon. Certaines matières organiques, telles que les résines, les huiles essentielles, n'éprou- i vent, en brûlant même à l'air, qu'une combustion imparfaite. ; Aussi ces substances donnent-elles une flamme fuligineuse rou- | geàtre , qui laisse déposer une quantité considérable de carbone sous forme d'une poussière très-ténue ; ce carbone se nomme noir de fumée: pour le produire avec une lampe, il suffit d'étouffer la flamme au moyen d'un corps froid, une plaque de porcelaine par exemple.

Le noir de fumée se prépare ordinairement en brûlant des résines : et des huiles essentielles dans un foyer extérieur, qui ressemble ' beaucoup aux alandiers des fours à porcelaine. Les produits de la combustion, très-chargés de fumée, se rendent dans une chambre de dépôt. L'air arrive dans le foyer en quantité trop faible pour \ transformer en acide carbonique tout le carbone de la résine, l'excédant se dépose sur les parois de la chambre; on Ten détache facilement. Pour enlever au noir de fumée , préparé de cette ma- | nière, les matières goudronneuses dont il est toujours chargé, les fabricants le calcinent, à l'abri du contact de l'air, dans un creuset bien fermé.

L'essence de térébenthine donne, lorsqu'on décompose sa vapeur à très-haute température, un charbon très-dense à reflets métalliques , analogue à celui qui se dépose sur les parois des cornues dans lesquelles on fait la distillation de la houille pour préparer le gaz d'éclairage. Ce charbon possède beaucoup de dureté, un grand éclat et une forte densité.

Noir animal. — Les matières animales servent aussi dans la préparation des charbons. Le noir animal n'est qu'un charbon provenant de la calcination, dans un creuset fermé bien à l'abri du . courant d'air, des os dégraissés par l'eau bouillante. ,

Le noir animal possède, au plus haut degré, la propriété de dé- j colorer les liquides colorés ; il absorbe de même les sels contenus , en dissolution dans les eaux; il exerce la même action sur les gaz : mais, sous ce rapport, le charbon de bois paraît bien plus énergique.

Quelle que soit l'origine du carbone , il jouit des mêmes propriétés chimiques en contact avec les autres corps que nous avons étudiés. Les phénomènes se produisent seulement d'autant moins ■

CHIMIE CÉRAMIQUE. 145 promptement, que le carbone se présente avec une cohésion plus I foYte, sous une densité plus considérable. Avec la vapeur de soufre, I il disparaît, au rouge, en se transformant en un corps volatil d'une odeur désagréable, en sulfure de carbone. Il opère la décomposition de l'eau en produisant des mélanges variables, suivant la I température à laquelle on opère, d'acide carbonique, d'oxyde de ji carbone, d'hydrogène et d'hydrogène protocarboné. Les acides i oxygénés sont tous décomposés par le charbon lorsqu'on le porte au rouge ; il se forme de l'oxygène , de l'oxyde de carbone ou de I l'acide carbonique ; le métalloïde devient libre ou se combine avec ; le charbon lui-même.

Combinaison du charbon avec l'oxygène. — Quel que soit l'as- , pect du charbon , il se conserve dans l'oxygène à la température I ordinaire ; mais au rouge il disparaît pour se transformer soit en oxyde de carbone, soit en acide carbonique.

Acide carbonique. — L'acide carbonique est un gaz mcolore^ d'une odeur légèrement piquante et d'une saveur aigrelette. Il colore la teinture de tournesol en rouge vineux ; il produit dans l'eau de chaux un abondant précipité de carbonate de chaux : impropre à la combustion, impropre à la respiration, il asphyxie les animaux qui le respirent, de même qu'il éteint les corps en combustion. Sa densité est égale à i ,629; il est donc beaucoup plus lourd que l'air. Soumis à une pression de 36 atmosphères, à la température de 0 degré , l'acide carbonique devient liquide; lorsque ce liquide reprend l'état gazeux, il absorbe assez de chaleur pour se solidifier : l'acide carbonique prend alors la forme de flocons de neige.

A l'état liquide, l'acide carbonique est très fluide; par son évaporation à l'air libre, il produit un abaissement de température de — 78 à — 80 degrés. Dans le vide, le froid serait encore plus intense. A peine soluble dans l'eau, ce liquide se dissout en fortes proportions dans l'alcool et l'éther, dans les huiles volatiles et dans le sulfure de carbone.

L'acide carbonique, à l'état solide, produit un froid tellement considérable, quand on le mélange avec de l'éther sulfurique, que parmi les corps simples, l'oxygène, l'hydrogène et l'azote, parmi les gaz composés , le bioxyde d'azote , l'oxyde de carbone et le gaz des marais sont les seuls qui , jusqu'à ce jour, aient pu résister à son contact sans sans liquéfier.

i46 QUATRIÈME LEÇON.

L'eau pure, qui dissout, à la température ordinaire, son volume i d'acide carbonique, en dissout bien davantage sous de fortes près- | sions; i litre en dissout ainsi lo litres, sous la pression de lo atmosphères. Ces dissolu lions prennent le nom à' eaux gazeuses.

L'acide carbonique se prépare au moyen des carbonates dont on dégage l'acide à l'aide d'un acide plus énergique, comme les acides sulfurique, azotique et chlorhydrique. On emploie comme carbonate, le carbonate de chaux, soit sous forme de marbre, soit sous forme de craie. L'appareil est disposé comme l'indique la fig. 29. On ajoute l'acide par petites portions à la fois, et si l'on

Fi g. 29.

fait emploi du carbonate de chaux, surtout à l'état de marbre, il faut éviter l'acide sulfurique qui forme avec la chaux un sel insoluble ; il se ferait une sorte de croûte de sulfate de chaux qui arrêterait l'action. On donne, dans ce cas, la préférence aux acides azotique ou chlorhydrique. L'acide chlorhydrique fournit un gaz souillé d'un peu d'acide , entraîné mécaniquement. Ces diverses réactions se trouvent formulées de la manière suivante :

C0^ CaO + S0^ HO = CO^-h S0\ CaO -f- HO, C0\ CaO + ClH ^ CO^+ClCa + HO, C0^ CaO-h AzO\ HO - CO^-hAzO\ CaO.

La chaleur est sans action sur l'acide carbonique; l'étincelle ' électrique lui fait éprouver une décomposition partielle. Il est dé- : composé par l'hydrogène, le carbone et les métaux des trois premières sections; il est alors réduit à l'état d'oxyde de carbone, j

CHIMÏE CÉRAMIQUE. t4; Etudions principalement l'action du carbone. Si l'on fait passer dans l'appareil, disposé comme l'indique la fig. 3o, un courant très-lent

Fig. 30.

d'acide carbonique à travers un tube de porcelaine rempli de fragments de braise dont on porte la température au rouge, ce gaz est entièrement décomposé. Le gaz peut être reçu dans des éprouvettes, et si l'on mesure le volume de l'acide carbonique, on voit qu'après l'expérience il a produit un volume double d'oxyde de carbone. On peut rendre compte de la réaction au moyen de la formule CO^-hC = 2(C0),

Nous verrons les conséquences qui peuvent résulter, dans la pratique des cuissons, de cette propriété du carbone; on comprend que l'acide carbonique se transforme dans les foyers en oxyde de carbone, si l'épaisseur du combustible est considérable. Ce changement de l'acide carbonique en oxyde de carbone est accompagné d'un abaissement très-considérable de température.

La composition de l'acide carbonique peut s'établir facilement au moyen de la synthèse. On remarque que i volume d'oxygène pur, transformé par le charbon à l'état d'incandescence , en acide carbonique, ne change pas de volume. On trouve de la sorte que si de la densité 1,529 de l'acide carbonique, on retranche la densité de l'oxygène, 1,106, il reste le poids de la vapeur de carbone, o,42i3, qui entre dans la composition de l'acide carbonique ; on en déduit la composition de l'acide carbonique en poids. Cette composition se représente par la formule

co^

L'équivalent de l'acide carbonique est donc égal à ^12(6 -{- 16).

i48 . QUATRIÈME LEÇON.

Cette composition a été déterminée par MM. Dumas et Stas avec la plus grande exactitude, en pesant l'acide carbonique fourni par la combustion d'un poids donné de diamant.

L'acide carbonique se rencontre dans la nature, soit à l'état libre, soit à l'état de combinaison; l'atmosphère en contient de faibles proportions qui doivent former une pellicule à la surface de l'eau de chaux ; les eaux naturelles en contiennent des quantités plus ou moins notables. Les volcans en jettent dans l'air des quantités très-considérables. 11 se produit aussi dans l'acte de la respiration animale. Dans les combustions, il prend naissance toutes les fois que l'air ou l'oxygène sont en excès.

Oxyde de carbone. — Mais si le charbon se trouve en excès sur l'oxygène qu'on fait arriver sur lui, le gaz qui résulte de la combustion est de l'oxyde de carbone. On l'obtient facilement en calcinant un mélange intime de poussier de charbon et de marbre; le carbonate de chaux abandonne au rouge son acide carbonique, qui brûle le charbon qu'il rencontre et se réduit à l'état d'oxyde de carbone. Si nous remplaçons le marbre par de l'oxyde de zinc, oxyde d'une réduction difficile, nous aurons une réaction équivalente ZnO + C =: CO + Zn.

L'acide oxalique peut se dédoubler en volumes égaux d'acide carbonique et d'oxyde de carbone. L'acide sulfurique , en enlevant à l'acide oxalique l'eau sans laquelle il ne peut exister , opère ce dédoublement. Si donc on fait passer le mélange des gaz dans une dissolution alcaline, on absorbera l'acide carbonique, et l'oxyde de carbone se dégagera pur.

Préparé par ces diverses méthodes, l'oxyde de carbone se présente toujours avec les mêmes propriétés; c'est un gaz incolore, sans saveur, sans odeur, peu soluble dans Teau, impropre à la combustion, mais brûlant au contact de l'air avec une flamme bleuâtre et se transformant en acide carbonique. La chaleur et l'électricité sont sans action sur lui. Sa densité est égale à 0,967. Un litre de ce gaz pèse par conséquent i^'',!256. Il a pu résister, jus- ({u'à présent, aux froids les plus intenses, aux pressions les plus considérables sans changer d'état. L'action qu'il exerce sur les organes de la respiration est très-délétère; i à i,5 d'oxyde de carbone dans 100 d'air atmosphérique, rendent cette atmosphère mortelle pour un animal qui peut vivre quelque temps dans une

CHIMIE CÉRAMIQUE. * i49

atmosphère chargée de 0,^5 d'acide carbonique. C'est à ce gaz qu'est principalement due l'asphyxie par les vapeurs de charbon.

L'oxyde de carbone réduit un grand nombre d'oxydes métalliques comme le ferait l'oxygène ; sa production dans les fours à poteries nous permettra d'expliquer des phénomènes intéressants (1 dans la cuisson «les poteries qui sont colorées. La composition de ' l'oxyde de carbone est telle, que, pour se transformer en acide \l .carbonique, il absorbe une quantité de carbone égale à celle qu'il renferme déjà. Sa composition est représentée par la formule