DE I.\CTI0N PU SOUFRE SUR L^ FER

i83. Le fer a beaucoup 4^ai&Qité pour le soufre^ qui eu augmente la fusibilité^ chauffé au rouge seulement ^ il entre a\ec lui en liquéfaction. Parties égales de soufre et de métal ^ exposées un certain temps à la chaleur rouge dans un creuset fermé ^ donnent un culot qui présente une combinaison parfaite: ce sulfure est attirable à Faimant^ sa composition varie diaprés le degré de chaleur employé.

i84- On connaît plusieurs combinaisons de fer et de soufre, à proportions déterminées; mais deux seulement peuvent sVffectuer par la fusion inunédiate des deux com^ posans. Les autres se forment par la réduction des sels à Faide du carbone et de Fhydrogène, ou bien parla réductïbn de Foxide de fer au moyen de Fhydrogène sulfuré.

L^a nature nous offre plusieurs sulfures dont les uns sont évidemment à proportions déterminées i^ et les autres constitués de manière que ces proportions ne peuvent être prouvées que par le calcul. On part alors de Fhypothèse qu ils sont composés de deux sulfures de différens degrés de saturation. Bien que cette manière de procéder résulte de la doctrine des proportions déterminées et qu^elle paraisse d^ailleurs justifiée par la composition des sulfura naturels , il n^est pas encore décidé que le fer et le soufre ne puissent se combiner entre eux en toutes sortes de proportions , comme beaucoup de métaux et des corps oxidés* Par la fusion du soufre avec le fer, on obtient des Composés qui peuvent varier à Finfini ; mais il faut élever fortement le degré de chaleur, lorsque le soufre est en petite quantité. Les uns pensent que ces sulfures n ont point de proportions déterminées ; les autres les croient composés de sulfures à proportions déterminé^es , dissous dans Fe^cé^ dant de soufre.

PROPRIÉTÉS ptl FER. 1^'J

i85. Voici les sulfures à proportions déterminées^ qu^On ne peut obtenir par la fusion des deux com^osans :

1° Le sulfure contenant 4 atomes de fer et i atome dé soufre. On Fobtient^ diaprés M. ArfVedson^ lorsqu^on fait passer de Thydrogène à travers un tube renfermant du soussulfate d'oxide. Il se dégage de Teau^ de Facide sulfîiTeux^ et il reste une poudre noirâtre qui ^ frottée contre des corps durs ^' prend un aspect métallique. Par la^iissolution dans les acides étendus d^eau^ ce sulfure donne sept parties d^hydrogène et une partie d''hydrogène sulfuré. D'après M. Berzelius^ il contient sur cent parties de fçr 'j^^m Ae soufre^ ou bien il se compose de gS^r parties de fei^ et de 6^9 de soufre ^ il jouit de la vertu magnétique.

2° Le monosulfiire contenant i atome de fer et r atome de souffre. M. ArfVedson Fobtient, en échauffant du protosulfate anhydre dans un courant de gaz hydrogène sulfuré. Il se forme de Facide sulfureux et de Feau^ le résidu pulvérulant est le sulfure en question. Il est magnétique ^ con-* tient sur cent' parties dé fer 29^648 de soufre^ ou bien 7 7^0 3 parties dé fer et 22,97 de soufre.

Dans les masses aglutinées tirées des hauts fourneaux de Gleivitz , j Vi trouvé un sidfure cristalisé, composé de sulfure de manganèse et de sulfure de fer, en proportions telles que les deux métaux contenaient les mêmes quantités ato-* mistiques de souffre. Il est possible qu'ion le trouve un jour dans la nature ^ il jouit faiblement de la vertu magnétique*

Les deux sulfures n** i et 2 chauffés au rouge et soumis àFabtion de Fhydrogène sulfuré, donnent le sulfure à i atome de fer et à 2 atomes de souffre (i86).

3** Le sulfure contenaht i atâme dé fer et 3 atomes de soufre. On Fobtient, dVprès M. Berzelius, quand on fait passer un courant de gaz hydrogène sulfuré sur Foxide pur porté à un degré de chaleur qui ne dépasse pas 80"* de R^ aumur. L'opération doit continuer tant qu'il se dégage de

l48 PREMIÈRE SECTIOlf.

Teau. Le sulfure conserve là forme du morceau d^oxide employé. Il est permanent à Tair, d^une couleur grise jai»natre^ susceptible de prendre de Féclat par le frottement^ il laisse dégager du soufre par la distillation et se change eni sulfure à i atome de fer et à à atomes de soufre. Il contient sur loo parties de fer 88,965 de soufre, ou bien il se com*pose de 62,9 parties de fer et de 47^1 parties de soufre. Il n& se dissout pas en entier dans les acides, parce qu'aune partie se change en persulfure.

186. On peut obtenir le sulfure à i at6me de fer etk ^ atomes de soufre , par la simple fusion des deux corps, en opérant avec les précautions convenables. D'^après M. Ber-» thier, les persulfates et les protosulfates, réduits par le. charbon à la chaleur rouge, donnent ce sidfure. Nous venons d''indiquer une autre manière de le produire (i85)^ et le persulfure dont il sera question au paragraphe 187,. soumis à la chaleur rouge en vase dos, le donne aussi pour résidu*

Pour le préparer immédiatement , on chauffe des rognures de tôle avec du soufre dans un creuset fermé. Il est essentiel qu^on emploie une forte chaleur rouge. L'excès de soufre se volatilise : si Ton cesse Topera tion avant que les vapeurs sulfureuses aient fini de se dégager , le sulfure qu^on veut obtenir se trouve souillé d^un autre dont le degré de sulfuration est plus élevé. Si la chaleur est au contraire très— forte, de manière que le sulfure devienne liquide, et si le fer est en excès, il est à craindre qu^il se forme un siilfure d''un degré de sulfuration plus faible, et qui se combine aussi avec le premier.

Le sulfure à i atome de fer et à 2 atomes de soufre est jaune, attirable à Taimant, il correspond au protoxidede fer et contient sur 100 parties de fer 69,89 de soufre^ ou bien il se compose de 62,77 parties de fer, combinées avec 87,23 de soufre. Il se dissout dans les acides sans résidu et laisse

PROPRIÉTÉS DU FER. l49

dégager de Fhydrogène sulforé pur. On Tappelle sulfure magnétique artificieL

Ce sulfiire n'*a pas encore été trouvé d''une pureté parfaite dans la nature. La pyrite qui lui ressemble^ a reçu la qualification de magnétique ^ parce quW.a cru long-temps. qu'*elle était parfaitement semblable au sulfure magnétique artificiel. Parmi les pyrites communes qu'ion rencontre dan» les mines de houille ^ il se présente quelquefois des sulfurés* qui se rapprochent très-près du sulfure magnétique artificiel et qui conviennent alors à la fabrication du vitriol.

187. Le persulfure est composé de 1 atome de fer et de' 4 atomes de soufre. Trouvé dans la nature ^ il porte le nom. de pyrite commune. On le prépare en mêlant le sulfure magnétique artificiel avec la moitié de son poids de soufreet en tenant la température un peu au-dessous du rouge brun. L^excès de soufre se dégage par la distillation , et Ton obtient une poudre très-volumineuse^ d'une couleur jaune foncée^ d'un aspect métallique^ inattaquable par les acides^ hormis Facîde nitrique et Teau régale. Traité avec Tacide nitrique ^ il d^ose du soufre et se change en piersulfate» Chauffé en vase clos^ il laisse dégager une partie de soufre et passe à Fétat de sulfure magnétique.

Dans le persulfiire^ 4^^74 parties de fer sont combinées avec 54^26 de soufre, ou 100 parties de fer sont chargées de 1 1 8,68 parties de soufre.

M. Berzélius Ta obtenu aussi, en exposant à un courant de gaz hydrogène sulfuré, Toxide , Thydraté ou le carbonate de fer, soit à Tétat de poudre soit à l'état de cristaUisatioa et soumis à une température au-dessus de l'ébullition de l'eau. L'opération est terminée lorsqu'il né se fait plus d'aug-* mentation de poids. Si les hydrates, les oxides ou les carbonates de protoxides sont employés à l'état cristallin , le sulfure conserve leur forme et la même graduation dans l'éclat des Ëices. Cette idendité de formes s'étend même au clivage des cristaux primitifs.

l5o PREMIÈRE SECTtON.

Si Ton arrête Topération après que Toxide est entière« ment décomposé ^ mais avant qu^il se dégage de lliydrogène sulfuré pur ^ ou obtient uü mélange de persuUure et d''aiü:res sulfures. Dans ce cas lainasse se décompose spontanément à Tair«, se cou'vre promptenient de vitriol^ se gonflé en trois. ou quatre jours au point que son volume est décuplé* On aperçoit alors dans ce sulfttre des sels cristallisés en aiguilles très^finesyct du persulfurë non décomposé«

i88. La pyrite commune se trouvé fréquemment dans la nature^ tantôt elle est pure^ tantôt combinée avec d^au^très snlfiires de métaux. Sa couleur est. jaune y son édat métallique y et sa dureté telle quelle fait feu jau briquet. La pyrite hépatique^ qui se décompose facilement à Tair^ qui se distingue par conséquent d^une manière frappante de la pyrite commune^ nen diffère pas^ diaprés M. Bei%élius^ par sa composition chimique. Elle lui donna 4^?^7 ^^ ^^^^ 0^70 de manganèse^ 53^35 de soufre et 0^80 de silice. On ne peut donc assigner la cause de sa décomposition spontanée.

18g. La pyrite magnétique naturelle e$f comjposée d^une manière très- variable. Mois on explique sa composition par la* combinaison du sulfure inagnétique artificiel (186} avec le persulfure. M. Stromeyer a trouvé dans la pyrite magnétique de Tresebourg 69^86 parties de fer et 4^^^^ de soufre. Sa formule serait donc (FeS* + 6FeS'). D^autres pyrites trouvées à Barège, contenant Sô^'S^S parties de fer, et 43,625 de soufre, et dans lesquels les deux sulfures renferment des parties égales de soufré y correspondent à la formule FeS^ -+• aFeS'. M. Rose trouva dans la belle pyrite lamelleuse de Bödenmais 60,62 parties de fer, 38^78 de soufre et 0,82 de silice. Ce composé, qui se rapproche du sulfure primitif FeS*, contient un peu plus de soufre ^ il donne ce corps en substance par la dissolution dans les acides.

On voit très «J bien, et même à Foeil nu, que la pyrite

PROPRIÉTÉS Dû FER. l5l

magnétique n'^est point homogène et quelle constitue un mélange. Toutefois il faut avouer qu'ail entre beaucoup dVrbitraire dans la manière dont on calcule la composition des sulfures. M. Rose , par exemple ^ trouva dans la pyrite cuivreuse de Rambérg 34^4^ parties de cuivre^ 30^5^ de fer^ 35^87 de soufre et 0^27 de silice. Ce composé correspond aussi bien à la formule FeS'-h CmS' qu^à la formule FeS^-^-CwS. M. Rose donne la préférence à la dexnière, parce que cette pyrite n^est pas magnétique^ chauffée elle cède une partie de son soufre^ qui se dégagerait^ diaprés la première formule y du sulfure de cuivre et^ dVprès la deuxième^ du sulfure de fer.

BerthoUet pensait que dans les sulfures naturels et artâ*^ ficiels^ le fer est combiné avec le soufre en proporticms indéterminées. Cette opinion n^a été partagée que par un petit nombre de chimistes.

' 190. Les sulfures ne peuvent se réduire entièrement par Thydrogène^ mais ils se décomposent en partie par lemploi seul de la chaleur^ la fabrication du soufre repose sur cette propriété. i

M. Stromeyer a trouvé que le persulfure distillé à la chaleur rouge ne se change pas en sul&u:e magnétique artificiel^ et qu''il faut employer pour cet effet un degré de température plus élevé. A la chaleur rouge il se ibrme un sulfure attirable à Taimant et composé de la même manière que plusieurs pyrites magnétiques , puisqu''il contient 60 parties de fer et 4o de soufre^ de sorte que 100 parties de fer restent encore chargées de 67 de soufre. Ce com?posé correspondrait aux battitures parmi les oxides. C^est le même qu^on obtient par la réduction du persulfure au moyen du gaz hydrogène.

191. U suffit de mettre du soufire pulvérisé en contact avec du fer en limaille très- fine ^ et de les arroser avec de Feau^ pour élever la température au point que la niasse

l5ü PREMIÈRE SECTION/

s^enflamme^ si Ton opère sur de grandes quantités. Le mé>lange obtenu se compose de sulfure et de sulfate de fer. On ne connaît pas encore au juste quelles sont toutes les forces chimiques qui déterminent cette opération. Le fer enlève le soufre à la plupart des métaux :j c^est en vertu de cette grande affinité qu^on Temploie dans la réduction du plomb ^ de Targent et du mercure sulfurés.

192. Converti en sulfure, le fer devient très -fusible et forme une matière extrêmement aigre* La présence du sou^ fre est donc très-préjudiciable à la préparation de ce métal. Il existe beaucoup de minerais qui , pour cette raison , ne peuvent être; soumis à aucun traitement sidérurgique. L'^influence de cette substance sur les propriétés du fer est si considérable, qu^une légère trace, à peine sensible dans Fanalyse, peut le rendre rouverin. Sans prétendre que d^autres corps ne puissent lui donner le même défaut, nous devons croire, et Texpérience le prouve dWe manière incontestable, qu il le doit souvent à une faible dose de soufre.

On ne doit pas trop*craindre de traiter des minerais qui donnent des fers légèrement rouverins^ ces fers sont d^ordinaire mous et tenaces ^ mais on ne peut les travailler , si le vice qu on cherche à détruire se manifeste à un haut degré.

igS. Pour apprécier la quantité de soufre qui empêche le fer d^être travaillé sous le marteau , j^ai fait ajouter aux charges d^un haut fourneau une certaine quantité de gyps à défaut de minerais sulfurés. La fpnte ayant été affinée, on a obtenu un fer très- rouverin^ qui pouvait s'^étirer un peu à la chaleur blanche^ mais qui se criquait ensuite au point qu^il fut impossible d'^achever le forgeage. La soudabilité avait entièrement disparu. L^analyse ne me donna que o,o337 5 de soufre pour °/, , ou si Ton veut , ce fer si rouverin ne contenait, sur 100,000 parties de métal, que 34 de soufre. Ainsi il n en faut qu'aune bien petite quantité pour détériorer le fer complètement.

PROPRIÉTÉS DU FER. l53

Dans un autre fer qui paraissait à froid dWe assez bonne qualité^ mais qui était rouverîn^ je nal trouvé quVne partie de soufre sur lo^ooo de fer.

On ne peut déterminer de si petites quantités par le procédé ordinaire ^ en changeant le soufre en acide et en traitant la dissolution par un sel de baryte. On est obligé de dissoudre le fer ^ à une température moyenne ^ dans Ta— cide hydrochlorique ^ de faire passer les gaz qui se dégagent par une dissolution d^acétate de plomb ^ et de calculer ensuite la dose de soufre par ceUe du sulfure de plomb qui se précipite.

DE l'action dû phosphore SUR LE FER.

194* La propriété du phosphore^ de brûler à une basse température^ est un obstacle à sa combinaison avec le fer^ un des métaux les plus réfractaires. Le meilleur moyen de Teffectuer^ c^est de réduire le phosphate de fer par le char-^ bon^ il suffit dVne chaleur rouge brun. On est obligé d^employer un degré de température plus élevé ^ si Ton opère sur la limaille de fer mêlée avec Facide phosphorique et le charbon. Mais on ne risque pas que le phosphure soit souillé de charbon , inconvénient qu^on uMvite pas toujours en réduisant le sel.

La réduction des oxides sans charbon et à Taide du phosphore serait impraticable^ parce que le degré de chaleur nécessaire pour Topération ferait volatiliser le phosphore. Si cependant ce réactif est employé en forte dose^ une partie du fer ße réduit ^ et Tautre , se combinant avec Tacide phosphorique ^ à mesure qu'ail se forme ^ passe à Tétat des scories. M. Pelletier prétend avoir obtenu du phosphure -de fer, en fondant le fer métallique avec Facide phosphorique ou un phosphate : une partie du métal aurait réduit Tacier phosphorique, et Tautre se serait combinée avec le TOM. I. 20

l54 PREMIÈRE SECTION.

phosphore^ maïs cette assertion est inexacte^ car le fer ne peut décomposer Tacide phosphorique ^ sans la présence du carbone qui a du exister en forte dose dans le fer employé par cet auteur.

ig5. Outre le moyen précité d''obtenîr le phosphu^e^ on peut le composer aussi avec de la limaille de fer qu^on chaufie dans un creuset ^ et à laquelle on ajoute du phosphore, à plusieurs reprises, ayant soin chaque fois de fermer le vase avec beaucoup de précaution.

Lephosphure de fer est gris, aigre et fusible^ soumis dans des vaisseaux clos, à la plus forte chaleur, il est inaltérable. Chauffé en contact avec Tair atmosphérique , il brûle et laisse , diaprés Pelletier , de Toxide pour résidu^ mais il est probable que cet.oxide est mélangé de phosphate de fer. L^acide nitrique et Teau régale sont les seuls acides qui le décomposent à la chaleur de Fébullition.

196. On ne connaît jusqu'*à présent qu^un seul phosphure de fer à proportions déterminées ^ c^est celui dont nous avons indiqué la préparation et qui renferme 2 atomes de fer et i atome de phosphore. Ce composé correspond à la fonte blanche lamelleuse, et contient 7 7,1 4 parties de fer, unies à 22,86 parties de phosphore. Il n''est paspro*^ bable qu on puisse en former dWtres à un plus haut degré de phosphuration , et à un degré plus bas , les phosphures de fer n ont point de proportions déterminées.

Le phosphure de fer n a pas encore été trouvé dans la nature. Il se forme, au grand préjudice du praticien, des phosphures artificielles dans les hauts fourneaux. Les cendres de ces combustibles et une foule de minerais renferment des phosphates de fer qui se changent en phosphures et entrent ensuite en combinaison avec la fonte. En général il n y a point de fer qui soit exempt de phosphore.

Les fers très-phosphurés possèdent une grande soudabi;^

PROPRIÉTÉS DU FER. 'l55

Jîté et prissent plus vite que tous les autres à là chaleur l)lanche; dans les températures élevées, ils sont mous, tendres , se travaillent avec beaucoup de facilité et ne répandent aucune odeur :j mais après le refroidissement , ils ne sont doués que dVne faible résistance. Leur fragilité •augmente avec la dose de phosphure qu'ils contiennent. Quoiqu il existe plus d'une substance qui puisse donner au fer cette mauvaise qualité , le phosphore doit en être accusé fi-équemment. J'ai taché de déterminer le maximum ■de phosphore que le fer peut contenir sans que sa ténacité «n soit 'trop altérée.

197. Si le phosphore exerçait sur la qualité du fer une influence aussi nuisible que celle du soufre, il n'existerait pour ainsi dire point de pays qui put fournir du fer fort. D'après mes nombreuses expériences , j'ai acquis la certitude que 0^3 p. y„ de phosphore ne peuvent diminuer la ténacité du fer d'une manière sensible. Celui qui en renferme 0,5 p. y„, est encore très-bon et résiste aux épreuves du choc. C'est seulement lorsqu'il en contient 0,66 p. % qu^il se i>rise quelquefois par la percussion ^ mais on peut le courber à angle droit, et il ne doit pas encore être rangé parmi les fers cassans à froid. Sa ténacité commence à diminuer d'une manière appréciable par un contenu de phosphore de o,y5 p. y,;; alors il cède souvent aux épreuves ordinaires du choc et du ploiement. Si la teneur en phosphore s'élève à 0,8 p. V^ un grand nombre de barres cassent aux épreuves du choc ^ et à i p. Y^ les barres ne se laissent plus courber à angle droit. Au-dessus de cette quantité , le fer deviendrait si mauvais , qu'il ne pourrait >servir qu'à peu d'usages.

Le fer qu'on retire des meilleurs minerais contient aumoins 0,2 p. y de phosphore. Cette quantité , et même celle de o,3 p. y^ , ne produisent d'autre effet sur le fer que de le rendre plus dur sans diminuer sa ténacité.

l56 PREMIÈRE SECTION.

198. Bergmann et Meyer sont les premiers qui remon-^ tèrent à la cause de la fragilité du fer ^ en tant quVUe pro«> vient du phosphore. Ils jetèrent sur les minerais ou sur le métal une quantité diacide sulfîmque concentré égale an poids des matières ^ ils concentrèrent ensuite le mélange ^ y versèrent une grande quantité d^eau et laissèrent refroidir à Tair la dissolution ^ après Tavoir filtrée rapidement : il s^en précipita alors une poudre blanche^ qu'ails obtinrent en décantant et qu^ils lavèrent plusieurs fois ^ pour en séparer ITiydrate de fer. Cette poudre desséchée conserve sa couleur blanche^ se dissout dans les acides^ est décomposée par les alkalis (en abandonnant son oxide)^ se fond plus facilement que le fer cru et donne par la réduction avec le charbon ^ un culot que Ton croyait être un métal particulier^ il reçut le nom de sidérite (hyderosiderum). C*est à cette substance que Ton attribuait la fragilité des fers tendres ^fondue avec de très^on fer^ elle le rendait cassant à froid.

Meyer et Klaproth s'*aperçurent bientôt^ au moyen des essais synthétiques^ que la poudre blanche est un phosphate de fer qui ^ traité par le charbon^ se change en phosphure. Scheele confirma cette découverte^ en décomposant la poudre blanche par les alkalis.

Les proportions du précipité blanc varient dans les divers fers cassans à froid ^ diaprés Bergman^ entre 0^1 et 0^16 pour cent^ la quantité de phosphore ne pourrait donc s^élever au-dessus de o,o5 pour cent de la masse totale^ attendu que le poids de Tacide, qui n^est point contenu dans le métal et qui ne doit son existence qu^à Topération même ^ ne doit pas être confondu avec celui du phosphore. M. Vauquelin fit observer depuis^ avec raison, que c^est la moindre partie du phosphore qui passe a Fétat diacide phosphorique et que le reste doit se trouver dans le résida sous forme de phosphure de fer. Nous indiquerons plu& tard une manière plus certaiae de procéder»

PROPRIÉTÉS DU FER,. iB']