DE L^ ACTION DES ACIDES SUR LE FER

207. Nous avons fait observer déjà (i64) T*® ^® ^^^ peut décomposer 1 eau non purgée d'air ^ à une température or-^ dinaire^ etTeau pure à une température au-dessous de 100°: la présence des acides favorise cette opération. La plupart d'^entre eux ne peuvent même se combiner avec les métaux qu'yen vertu de la décomposition de Teau. Leur effet serait nul ^ s''ils ne contenaient pas une certaine quantité de ce liquide , ou si leurs radicaux n'^étaient pas susceptibles de deux degrés d'oxigénation. Le fer ne pouvant se dissoudre qu''à Fétat d'oxide, doit enlever d'abord Foxigène à Teau^ ou aux acides : une semblable dissolution n'est donc autre chose qu'une opération galvanique^ l'acide^ l'eau et le métal forment une pile ^ composée de deux fluides et d'un corps solide conducteur de l'électricité.

208. Le charbon^ le soufre et le phosphore ne sont attaquables que par des acides dont les radicaux présentent plusieurs degrés d'oxigénation. L'effet ne peut le plus souvent avoir lieu qu'à une température élevée. Il est probable que ces corp$ combustibles et avides d'oxîgène , ne peuvent décomposer l'eau, parce qu'ils sont de très -mauvais conducteurs de l'électricité , et qu'ils ne peuvent former une chaîne galvanique. Mais combinés avec le fer, ils prennent à cette opération chimique une part très-active ^ ils absqr-»

(*) n arriye cependant qu'ion traite des minerais qui donnent une fonte très- cassante*, on est obli^ d^angmenter Te'paisseur des objets moulés pour leur donner un certaip degré de résistance. Ces objets sont alors moins beaux et moins propres aux usages auxquels on les destine , comme par exemple les poêles , les yases culinaires ^ etc. Le T.

PROPRIÉTÉS DU FER. l63

l>eiit etToxigène et Fhydrogène, restent oxidés dans la dissolution*^ on se dégagent à Fétat de gaz hydrogène carburé ^ sulfuré ou phosphuré. On ne sait pas encore dans quelle proportion se fait le partage ^ il est probablement modifié par le degré de température et la cpncentratîon de Tacide.

209. La nature des gaz qui se forment par la dissolution du fer ^ dépend autant de la nature des acides que de leur concentration. Il smbu dégage en général quatre espèces^ de Thydrogène^ de Tacide sulfureux , de Tacide nîtreux et du deutoxide d^azote. Le premier s''obtient au moyen de tous les acides^ excepté Pacide sulfurique concentré. L^acide nitrique donne ^ suivant qu^il est plus ou moins concentré ^ ou de Tacide nitreux ou du deutoxide d^azote ^ Tacide sul— furique très -concentré donne de Tacîde sulfureux, à une température élevée. Tous les deux se décomposent en partie, Tun à une basse température, Tautre à un degré de chaleur plus fort^ et ils cèdent ensuite au métal Foxigène provenant de leur décomposition , tandis que Fautre composant s^échappe à Fétat de gaz acide sulfureux , nîtreux ou deutoxide d^azote , constituant toujours avec Foxîgène une combinaii»on dont les proportions sont définies : le carbone , le soufre et le phosphore, contenus dans le fer, restent dans la dissolution : le carbone sous une forme très- variable, le soufre et le phosphore à Fétat diacide sulfurique et diacide phosphorique.

Si Fou emploie d'autres acides , et même de Facide sulfurique non concentré ^ il y aura décomposition de Feau et de Fhydrogène mis à nu:; le soufre, le carbone et le phos^ phore obéiront alors à leur double affinité pour les élémens de Feau : une partie de ces subtances restera oxidée dans la dissolution, et Fautre, combinée avec Fhydrogène , se dégagera. C'est pour cette raison que , d'après M. Berzélius , Facide sulfurique non concentré et Facide hydrochlorique, ne constituent pas un réactif aussi puissant que Facide ni-*

l64 PREMIÈRE SECTION.

trique^ quand il s'^agit de faire découvrir le charbon^ le soufre et le phosphore^ ils donnent quelquefois un résidu d''une couleur blanche^ lorsque celui qu^on obtient avec Tacide nitrique est brun ou noir. Si donc on veut trouver dans la dissolution ^ ce que le fer contient des deux dernières substances ^ on ne peut employer que Facide nitrique ou Teau régale. Par Temploi des autres acides ^ le soufre disrr parait entièrement avec Thydrogène^ et le phosphore en grande partie. D faut recueillir et examiner avec soin les gaz qui se dégagent.

Le sulfiire contenu dans le fer^ Facier ou la fonte ^ ne donne pas une trace de soufre ou diacide sulfurique par U dissolution du métal dans Facide hydrochlorique. Le soufre /échappe en entier à Fétat d'hydrogène sulfiiré. Cest aus4 pour cette raison qu'on ne peut le trouver très-exactement par Femploi de Feau régale même.

Le phosphore ne peut être dosé que par sa conversion en acide phosphorique^ à la chaleur de Fébullition^ et au moyen de Facide nitrique ou de Feau régale. Quant à la teneur en carbone^ elle ne peut être déterminée avec exactitude au moyen d^un acide quel qu'ail soit. Une partie de ' ce corps se dégage avec les gaz^ une autre reste dans un état dVltération complet^ une troisième enfin se dissout dans le liquide dont on ne sait pas la séparer. Les contenus dß carbone annoncés jusqu'ici ^ ne peuvent donc inspirer aucune confiance ^ parce qu on n'a guère eu égard à ces considérations.

2IO. L'hydrogène, que les acides étendus d''eau donnent pendant la dissolution du fer, fut considéré d'abord par Bergmann et par Binman, et plus tard, par les chimistes Monge, BerthoUet et Vandermonde, comme un moyen qu'on pouvait employer pour déterminer la quantité de fer métallique contenue dans les fontes , les aciers et les fers forgés. ^

PROPRIÉTÉS Dû FER. l6S

Bergmann fiit le premier qui s'^aperçut que ^ toutes choses égales d^ailleurs^ le fer ductile donnait plus d^hydrogène que Tacier et celui-ci plus que la fonte ^ il en conclut que les quantités de fer pur contenues dans ces trois métaux^ devaient suivre les mêmes proportions. Les termes moyens de ses résultats pour loo parties de fer^ ou d^acier ou de fonte ^ sont respectivement 5o ^ 4^ ? 4^.?^^^^ cubes de ga2 hydrogène.

Les chimistes français adoptèrent pour nombres moyens 76, ^4^ ^7' Si 76 mesures sont relatives à 100 parties de fer pur^ 7 4 et 67 correspondent respectivement à 97^82 ij et 88^1 de fer contenu dans Tacier et la fonte. Mais ^ comme ces npmbres n^étaient point d^accord avec les quantités de fer données par Fanalyse dont les résultats sont plus forts ^ •ces chimistes supposèrent que la fonte devait contenir déjà une certaine quantité d^oxigène^ et ce fut même la seule raison qui détermina leur opinion. Cependant le point esisentiel ne put leur échapper^ ils attribuèrent une partie ilu déficit à la condensation du gaz hydrogène par le carbone^ mais malheureusement ils attachèrent trop peu dHm-. portance à cette idée qui^ sans cela^ les aurait conduits à Äes résultats bien différens.

21 f. Dans le cours de leurs expériences^ Bergmann et Binman s^aperçurent aussi que la fonte blanche donnait moins de gaz que la fonte grise ^ lors même qu^elle provenait dune fonte grise blanchie par une seconde fusion^ quoique par cette opération une partie du carbone eût du se consumer.

Il est peu naturel de vouloir rendre raison de ce fait par une augmentation d^oxigène dans le fer cru. D^ailleurs^ pourquoi la fonte grise ne fournit-elle guères moins d^hydrogène et en donne -t- elle souvent autant que le fer ductile? et comment se fait -il que Thydrogène obtenu au moyen de la fonte blanche^ contienne plus de carbone que

l6S ntEMIÈRE section:.

celui qnî se d^ge d'Anne dissolution de fonte grise? €es^ difficultés ne peuvent sWpliquer que par les diSereos modes de combinaisons du carbone avec le fen

La fonte grise constituant un mélange de fer carburé et de graphite^ doit donner plus d^kydrogène pris au volume que la fonte blanche^ parce que celle-^;i conteaant tout son carbone à Tétat de combinaison^ fournit plus dliy-^ drogène carburé^ qui en général est plus dense et occupe moins d'^espace que Thydrogène pur. Outre Fhydrogène carburé^ il se forme aussi des produits non gazeux^ com^ posés probablement d'^oxigëne ^ d^hydrogène- et de carbone et qui peuvent naître seulement lorsque le carbone est dans Tétat où il se trôave dans la fonte blanche et dans Tacier trempé.

D est donc impossible de calculer les quantités de fer pur contenues dans la fonte ^ Tacier et le fer en barres ^ par lé gaz qui se dégage. Uemploi de Tacide sulfurique concentré et de Facide nitrique présenterait à peu près la même in^ certitude ij car le temps nécessaire pour achever la disso« lution varie selon les différentes espèces de fer^ et ce temps influe sur la nature des gaz qui se développent. D^un autre côté ^ il est presquHmpossible d^employer exaotement le même degré do chaleur^ et la détermination précise du volume* de ces gaz^ si disposés à former de nouvelles combinaisons-^ présente beaucoup de difficultés. Enfin on ne connaît pas encore de moyens pour^ déterminer le carbone dissous dans le liquidew

212. Les obstacles se multiplient encore quftnd le fer contient^ outre le carbone^ du soufre et du phosphore^ qui^ se combinant avec Thydrogène^^ en diminuent le vo- 'lume. La composition de Fhuile essentielle^ qui se iorme par la dissolution du fer carburé dans Facide hydrochlorique et dans Facide sulfurique^ surtout dans le premier^ est encore ignorée. Son odeur est forte et désagréable^ elle

PROPRIÉTÉS ÖO FER. 167

36 dissout dans Talcpol si les gaz le traversent^ on Ten sépare par une addition dVau. Elle est composée sans doute d'oxigène^ dTiydrogène et de carbone. Quelquefois il se forme en outre par remploi de Tacide hydrochlorique^ des matières coagulées qui ^ moins volatiles que Thuile^ en AiSè^ rent peut-être par une plus grande proportion de carbone.

21 3. La dissolution dans les acides est d^autant plus lente^ et la température doit ^tre d'autant plus élevée, que le fer contient plus de carbone. Le fer forgé et la fonte grise se dissolvent le plus vite, et la fonte blanche le plus lentement. La présence du soufre ne diminue point la dissolubilité dans les acides ;j il n'en est pas de même an phosphore, qui ralentit la dissolution, surtout celle du fer cm.

214. On distingue dVne manière certaine Taci er du fer pur à Faide de Tacide nitrique, qui fait une tache noire sur le premier et ne laisse aucune trace sur le deuxième. La raison de ce fait, remarqué d'abord par Rinman, est évidente. La fonte blanche se noircit par la même cause.

^21 5. Les phénomènes que présentent les différentes espèces de fer par leur dissolution dans les acides , servent à faire juger de l'état dans lequel le carbone existe dans le métal.

Le fer ductile se dissout lentement dans l'acide sulfiirique ou hydrochlorique étendu d'eau, et laisse un résidu noir d'un aspect graphiteux, mais qui, après avoir été lavé et séché, devient attirable à l'aimant et donne , étant grillé au contact de l'air, de l'oxide rouge. En séjournant quelque temps dans les acides étendus d'eau, cette substance graphiteuse devient brune noirâtre et cesse d'être attirable à l'ai— mant^ l'acide nitrique la convertit très-promptement en une poudre brune rougeàtre qui, sans laisser aucun résidu, brûle avant de passer à la chaleur brune.

L'acide hydrochlorique concentré dissout le fer sans

l68 PREMIERE SECTIOiSr.

donner de résidu, et Tacide sulfuriqne concentré ne lafisse que des traces de poudre brune noirâtre , très-inflammable. Cette substance charbonneuse se conduit presque de la même manière que le charbon obtenu de bois tendre, audessous de la chaleur rouge et qui ne mérite pas le nom de charbon : Proust Fa déjà nommée charbon oxidé.

Par remploi de Facide nitrique très^^étendu cPeau^ on obtient, à la température ordinaire, un charbon rouge brun qui se dissout presqu'^entièrement , si Ton échauffe le liquide qu il colore en brun. CVst pour cette raison que le fer ductile traité à la chaleur de Fébullition, par Facide nitrique concentré et par Feau régale , ne donne pas le moindre résidu.

216. U acier non trempé se comporte avec Facide sulfuriqne et Fhydrochlorique étendus d^eau, de la même manière que le fer forgé ^ mais il laisse pour résidu une plus grande quantité de substance graphiteuse. L^emploi de Facide hydrochlorique concentré ne donne lieu à aucun résidu. L^acide sulfurique concentré, dissout Facier très— promptement, et pendant Fopération, il se détache du métal, de petites feuilles gi^aphiteuses qui se changent en charbon brun noirâtre. Si Fou décante promptement, avant même que Facier soit décomposé , et qu^on enlève le charbon déjà formé, en se servant de la potasse caustique qui le dissout et se colore en noir, on peut obtenir ces feuilles graphiteuses assez nettes : douées de Féclat métallique, elles le conservent tant qu*elles sont plongées dans Feau, et le perdent assez promptement par Finfluence de Fair atmosphérique. Elles sont attirables à Faimant, laissent après la combustion dans le creuset de platine, un oxide de fer rouge et subissent , par Faction de Facide hydrochlorique concentré, les changemens précités.

L^acide nitrique concentré dissout très^promptement Fa-» cier non trempé , et produit un fort dégagement de gaz ni-

treux ^ la dissolution est colorée dWe manière très-^intense en ronge bran par les feuilles graphiteuses qui se changent en charbons bruns rougeàtres et qui se dissolvent en grande partie dans Facide. En se servant de Tacide nitrique concentré^ on obtient une plus grande quantité de sid>stance graphiteuse qu^en faisant usagç de Tacide sulfurique con*centré. Cent parties de cette matière laissent ^ après la cal— cination dans un creuset de platine^ 82 à 94 parties de fer oxidé. Si^ au lieu de Tacide nitrique concentré ^ on emploie le même acide étendu, d^eaiu^ la dissolution devient plus lente ^ il ne se détache point de feuilles graphiteuses, et Ton obtient un résidu charbonneux brun rougditre^ non attirable à Taimant^ et susceptible de brûler ^ avant dériver a la chaleur rouge*

L'acier fondu refroidi lentement se comporte^ étant dissous dans les acides^ presque de la même manière que les autres aciers non trempés:; la seule différence qu^on y renjarque^ c''est que la dissolution opérée par Tacide nitrique est plus lente ^ et que les feuilles graphiteuses se changent plus vite en charbon brun rougeatre^ en sorte qu''il est difficile de les obtenir avant qu elles niaient subi une altération.

Si Tacier fondu a été rendu plus compacte par le battage . on ne peut plus en retirer de substance graphiteuse au moyen de Facide nitrique, parce que le changen^ent de cette matière en charbon brun rougeàtre s^efiiectue déjà, avant quelle soit détachée de la masse métallique: la liqueur se trouble, devient opaque, reçoit une couleur rouge foncé , et il se forme au fond du vase un dépôt rouge brunâtre qui augmente à mesure que la liqueur s^éclaircît par le repos ^ mais une grande partie de cette matière reste dans la dissolution et la colore en rouge jaunâtre. Cette poudre rouge est très -inflammable, se dissout dans les alcalis, leur communique sa couleur foncée, ainsi qu^au TOM. I. 22

filtie et aux eaux de lavage. L'^acier fondu martelé se dis-« sout si lentement dans Facide hydrochlorique^ que les écailles graphiteuses^ sont toujours mêlées de beaucoup de charbon noir.

Les aciers en général se dissolvent avec d^autant plus de lenteur qu"'Lls contiennent plus de carbone ou quHls sont plus durs ^ quoique non trempés«

21^. Les aciers trempés se conduisent tout autrement* Celui qui a reçu un haut degré de trempe se dissout dans les acides très - difficilement et avec une extrême lenteur. Après plusieurs jours, il se couvre, dans Facide hydrochlorique étendu d^eau, d^une poussière noire, et la dissolution fait très-peu de progrès. Cette poussière enlevée avec précaution et dégagée des particules de fer par un plus long séjour dans Facide, se comporte comme le charbon oxidé et brûle sans résidu^ traitée avec Facide nitrique, elle donne la poudre brune rougeàtre dont nous avons déjà parlé plusieurs fois.

Uacide sulfurique étendu d^eau agit avec plus d'^énei^e^ mais il en résulte à peu près les mêmes phénomènes que par Femploi de Facide hydrochlorique étendu d^eau^ le dernier de ces acides, s'^il est concentré, opère une dissolution entière sans laisser de résidu, si Fon chauffe jusqu'^à Fébullition de Feau. Uacide sulfurique concentré produit à peu près le même effet, mais on obtient un peu de charbon noir.

L^acide nitrique étendu d^eau , agit aussi très-lentement sur Facier trempé. Si Fon emploie de Facide à une pesanteur spécifique de i,3o , le gaz nitreux se dégage lentement^ et , à la température ordinaire , la liqueur se colore en rouge brunâtre , sans pourtant cesser d^être limpide. On voit se séparer de Facier, des flocons noirs pourvus de Féclafmé— tallique, n''agissant pas sur Faiguille aimantée, solubles dans la potasse caustique et ne donnant point de résida

parla combustion : ces flocons se changent en poudre rouge brunâtre par Faction prolongée de Tacide. Tous ces phénomènes se succèdent très-rapidement^ et il se forme une grande quantité d''écume^ lorsque Faction de Facide se trouve aidée par la chaleur de Fébullition. L^effervescence produite par la décomposition de la poudre noire métallique^ devenant brune rougeatre ^ est si forte ^ que la liqueur bouillonne à grands flots :j une partie de cette poudre se dissout^ et le reste qu"'on trouve dans le résidu^ brûle avec détonation ^ sans laisser une trace d^oxide de fer.

21 8. La fonte hlcmche se comporte avec les acides de la même manière que Facier trempé^ mais tous les phénomènes paraissent encore plus prononcés. L^acide hydrochlorique ou sulfurique étendu d^eau^ nWerce presqu'^au— cune action sur cette espèce de fer carburé^ ce n^est qu après plusieurs semaines qull se couvre dVne légère poussière noire. LVcide hydrochlorique concentré le dissout parfaitement à la chaleur de Fébullition^ sans laisser aucun résidu. £n faisant usage de Facide sulfurique^ on obtient un peu de charbon noir doué dW éclat demi -métallique. LVcide nitrique employé à la température ordinaire ^sépare du métal des flocons noirs qui^ par un long séjour dans Facide, se colorent en brun rougeatre :j à la chaleur de Fébullîtion, il se produit une vive effervescence accompagnée des phénomènes précités (2 1 7). L^eau régale produit les mêmes effets que Facide nitrique.

La fonte blanche devenue grise et douce par le grillage, se conduit , traitée par les acides, de la même manière que Facier fondu très-dur, non trempé et rendu plus dense sous le marteau (216). En dissolvant cette fonte on voit à peine se détacher les petites feuilles brillantes et graphiteuses, parce qu''elles sont changées tout de suite en une substance rouge brunâtre»