ÉTUDES SUR LA CRISTALLISATION DE LA SILICE

philomathique de Paris, 7" série, t. II, p. i»3.

Les faits qui touchent à l’histoire de la silice ayant un intérêt exceptionnel pour le minéralogiste, j ai expérimenté toutes les réactions chimiques qui m’ont paru propres à donner ce corps à l’état cristallisé. Mes expériences avec les tungstates alcalins sont les seules achevées; elles établissent que la silice peut cristalliser par la voie sèche et passer à l’état de quartz identique au quartz des filons, ou à l’état de tridymite, espèce nouvelle découverte dans des trachytés par vom Rath et déjà reproduite par G. Rose.

Reproduction de la tridymite.

La silice amorphe, maintenue à la température de la fusion de l’argent dans du tungstate de soude, cristallise. Les cristaux que j’ai préparés ainsi présentent les caractères cristallographiques et optiques de la tridymite. La densité des cristaux artificiels est égale à celle de la tridymite, donnée par vom Rath.

Reproduction du quartz.

Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. LXXXVI, p. 1194.

L’agent minéralisateur que j’emploie pour préparer le quartz est encore le tungstate de soude. Ce sel, fondu et maintenu à q5o° environ, transforme à la longue la silice amorphe, ainsi que la tridymite, en doubles pyramides hexagonales ayant tous les caractères du quartz.

Les faces observées sur ces cristaux répondent aux symboles p , e 2 , e\e',e‘etsc.

Les faces les plus développées sont celles des deux rhomboèdres e s , e' ; la double pyramide hexagonale produite par la combinaison de ces deux formes a une hauteur double de la pyramide pe‘.

Je noterai que quelques cristaux portent des facettes plagiédrales et que l’on peut obtenir des pyramides extrêmement aiguës, qui rappellent la forme du quartz en obélisque de Chamonix.

Ces cristaux ont d’ailleurs la densité du quartz et sont très fortement biréfringents.

En 1888, dans un travail faiten commun avec M. Perrey, nous avons obtenu, en utilisant comme agent minéralisateur le vanadate delithine, des cristaux de quartz qui possédaient exactement le faciès des cristaux des roches métamorphiques.

Nouveaux faits pour servir à l’histoire de la silice.

Comptes rendes des séances do l’Académie des Sciences, t. XCBI, p. 686.

Société minéralogique do Paris, t. XIII, p. 141.

La tridymite est presque impossible à obtenir à l’aide des chlorures de potassium ou de sodium, tandis que les chlorures de calcium et de magnésium déterminent aisément la cristallisation de cette espèce associée à un silicate de chaux ou de magnésie. Le chlorure de lithium, d’après les observations de M. Margottet et les miennes, fournit simultanément de la tridymite et des silicates de lithine. Nous avons fait connaître la façon dont s’opèrent ces cristallisations multiples en mettant en évidence le rôle des oxychlorures dissous dans les chlorures.

Nous avons constaté que la silice pouvait prendre la forme du quartz dans le chlorure de lithium en fusion, comme dans le tungstate de soude, et même entre des limites de température plus étendues. Le tungstate de lithine présente la même propriété, très propre à mettre en évidence le rôle réel, quoique secondaire, de la nature du dissolvantapparent ou du milieu sur la forme cristalline des corps dimorphes.

J’ai constaté que le fluorure de potassium'peut aussi transformer en tridymite la silice amorphe. Les lamelles maclées obtenues dans ce réactif sont souvent assez épaisses pour ne présenter ni gouttière, ni angles rentrants. Elles prennent naissance toutes les fois qu’on élève graduellement la température d’un mélange de silice et de fluosilicate de potasse jusqu’à décomposition complète, mais très lente, de ce sel en fluorure de silicium et fluorure de potassium.

La silice pure paraît, sous l’action des sulfates alcalins en fusion, donner quelques rares cristallites. En présence d’une quantité même très petite de sulfate de glucine ou de sulfate de magnésie, elle se transforme totalement en fines aiguilles qui se groupent en grand nombre, rayonnant autour d’un centre commun de manière à figurer des globules.

REPRODUCTION DES SILICATES ALUMINEUX.

Bulletin de la Société philomathique de Paris, f série, t. U, p. 6a.

Avant mes recherches sur la reproduction de l’albite et sur celle de l'orthose, publiées en 1877, on ne connaissait pas de méthode générale qui permît d’obtenir les silicates alumineux plus ou moins acides sous forme de cristaux bien caractérisés. La rencontre de cristaux d’orthose dans la partie supérieure de certains fourneaux à cuivre indiquait nettement la possibilité de préparer cette espèce par la voie sèche; mais, comme on n’a pu jusqu’ici imiter les procédés qui ont apporté par sublimation de tels cristaux à côté de la blende cristallisée, cette reproduction accidentelle n’avait rien révélé de positif touchant les conditions qu’il faut réaliser pour obtenir les silicates alumineux sous les formes naturelles.

Les silicates feldspathiques, en effet, fondent facilement, surtout dans les milieux dont la composition convient à leur formation, et une

température élèvée, loin de favoriser la production de beaucoup de minéraux, les détruit presque tous, faisant passer ceux qui nous occupent à l’état d’émail, que, avant les expériences de MM. Fouqué et Michel Lévy, on ne savait pas dévitrifier. Dans mes expériences, la cristallisation est le résultat final de formations et de destructions successives s’accomplissant au-dessous du point de fusion du minéral qu’il s’agit de préparer. J’obtiens les silicates alumineux acides, c’està-dire l’orthose et l’albite, en maintenant en présence les éléments de ces silicates avec certains sels fondus. Les sels que j’ai le plus souvent employés sont les tungstates, les vanadates et les phosphates.

Reproduction de l’albite.

Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences, t. LXXXIV, p. i3oi.

J’ai obtenu l’albite en portant au rouge sombre un mélange d’acide tungstique et d’un silico-aluminate de soude très alcalin. L’acide tungstique s’empare d’une partie de l’alcali et, si les poids de la silice et de l’alumine sont entre eux dans des rapports convenables, le siliçoaluminate de soude, que l’acide tungstique ne décompose plus, quel que soit l’excès de cet acide, contient exactement la même quantité de soude que l’albite naturelle. Le produit de la réaction a une composition constante et il est entièrement cristallisé. Ce mode de préparation peut être remplacé par un autre plus intéressant et plus propre à mettre en évidence les propriétés minéralisatrices des tungstates. En effet, la silice et l’alumine n’ont pas besoin d’être, au préalable, combinées avec la soude : un mélange de 6 équivalents de silice et i équivalent d’alumine, imprégné d’une petite quantité de tungstate de soude et maintenu pendant plusieurs jours au rouge sombre, se transforme intégralement en un silico-aluminate de soude cristallisé.

J’ai montré que l’on obtient ainsi un contrôle rigoureux de la composition de l’àlbite, le moindre écart dans le dosage de la silice entraînant la formation de tridymite ou d’oligoclase.

Les cristaux d’albite artificielle appartiennent au type triclinique et ne peuvent être distingués des cristaux naturels par aucune de leurs propriétés cristallographiques ou optiques.

Ils sont presque tous constitués par des lames hémitropes ; c’est là encore un trait de ressemblance avec les cristaux naturels, mais ils sont généralement maclés suivant une loi qu’on observe rarement sur

Reproduction de l’orlhose.

Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences, t. LXXXV, p. 9 52.

J’ai préparé Porthose en portant à une température comprise entre 900" et idoo 0 un mélange d’acide tungstique et d’un silico-aluminate de potasse très alcalin, contenant 1 équivalent d’alumine pour 6 équivalents de silice. L’acide tungstique forme du tungstate de potasse aux dépens d’une partie de l’alcali du silico-aluminate, qui se trouve ainsi ramené à la composition do Porthose et cristallise comme s’il était soluble dans le tungstate alcalin.

Un mélange de silice et d’alumine est minéralisé à une température élevée par le tungstate de potasse. Il se produit deux espèces minérales bien caractérisées, la tridymite et Porthose, associées à un silicate alumineux basique sans action régulière sur la lumière polarisée. Si la silice et l’alumine contenues dans le mélange sont exactement dosées, la tridymite et le silicate basique ne tardent pas à disparaître; leurs éléments concourent à l’accroissement des cristaux

Les cristaux d’orthose artificiel appartiennent au type monoclinique; ils sont rarement maclés. Leur forme dominante varie un peu avec la température à laquelle s’est effectuée la cristallisation; à la température de la fusion de l’argent, les faces m, p et a' sont les seules bien développées; à 900°, outre les faces m,p et a', les cristaux portent tous les faces b l , non encore signalées dans les cristaux de cette espèce.

Les axes optiques sont compris dans le plan de symétrie de Porthose artificiel. Les cristaux sont donc déformés à la façon de Porthose de certaines roches volcaniques.

Une telle reproduction, réalisée dans des conditions physiques et chimiques qui ne diffèrent des conditions propres à la production de

l’albite que par la substitution de la potasse à la soude dans le sel en fusion, établit nettement que le pseudodimorphisme dans le groupe de silicate RÂiSi' est bien déterminé par la nature de l’alcali.

Reproduction simultanée de l’orthose et du quartz.

Annales de l’École Normale, a’ série, t. IX, p. 38 î.

J’ai constaté que les phosphates alcalins peuvent remplacer, comme agents minéralisateurs, les tungslates et les vanadates. Ils permettent d’obtenir simultanément de l’orthose et du quartz, si l’on abaisse la température des réactions par l’addition d’une substance fluorée.

Les cristaux d’orthose que l’on obtient par les fluophosphates sont tous maclés suivant la loi propre aux cristaux de Carlsbad.

Reproduction de la leucile.

Annales de l’École Normale, 0“ série, t. IX, p. 387.

La méthode que j’ai donnée pour effectuer les reproductions de l’orthose, de l’albite et de l’oligoclase se prête à la minéralisation de l’am- . phigène ou leucite, l’un des silico-aluminates naturels dont l’étude cristallographique a été reprise récemment par vom Rath et par M. Mallard.

Les cristaux que j’ai obtenus en minéralisant les éléments de ce silicate par le vanadate de potasse sont des pseudo-icositétraèdres mesurables, striés et maclés comme les cristaux de Frascati. L’étude des cristaux préparés dans le laboratoire confirme les dernières déterminations cristallographiques faites sur les cristaux naturels.

Reproduction de la néphéline.

Annales de l’École Normale, 2" série, t. IX, p. 3 9 5 .

Obtenu par le vanadate de soude en fusion ignée, ce silicate est en prismes hexagonaux, sans modification aucune.

Reproduction de la pétalite.

Annales de l’École Normale, a- série, t. IX, p. 3 9 6.

On peut préparer la pétalite par voie d’échanges chimiques, à la température de la fusion de l’argent, en chauffant ses éléments : silice, alumine et lithine, avec du vanadate de lithine. Les cristaux de cette espèce sont toujours très imparfaits, mais leur synthèse donne un contrôle de la composition de la pétalite ou castor.

Les rapports entre les quantités d’oxygène des éléments constituants de ce silicate sont ceux admis par Berzélius, i : 4 : 20 , à la suite de ses analyses de la pétalite d’Utô.

Reproduction des micas.

L’étude des combinaisons complexes qui prennent naissance au sein des scories fluorées maintenues en fusion pâteuse m’a permis d’établir que ce milieu est un mineralisateur puissant.

Il peut, en effet, fournir des minéraux variés, et notamment ceux qui comptent parmi leurs éléments le fluor et l’acide borique.

Dans une Note publiée avec M. Péan de Saint-Gilles, j’ai établi qu’un silicate fondu contenant de 3 à 4 pour 100 de fluor donne toute une série de silicates cristallisés et plus ou moins fluorés suivant la nature des bases et la température de la cristallisation.

Quelques-unes de ces espèces artificielles possèdent la composition et toutes les propriétés des micas.

Depuis leur publication, ces résultats ont été confirmés par M. de Kroustchoff dans son travail sur la synthèse de la biotite; M. Doelter, en fondant dos silicates naturels avec des fluorures de sodium, de potassium ou de magnésium, a obtenu, outre le mica biotite, la muscovite, le phlogopite et la lépidolite.

Reproduction des pyroæènes et des përidots.

Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. L 1 X, p. 732..

J’ai indiqué les conditions dans lesquelles certains chlorures, chauffés avec la silice, fournissent des pyroxènes et des péridots.

Reproduction de la vanadinite.

Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. LXXII, p. 869.

J’ai obtenu par la voie sèche le chlorovanadate de plomb en aiguilles jaunes et transparentes. Ces cristaux ont la forme et la composition de la vanadinite.

Reproduction de la cymophane.

Nous avons établi, M. Perrey et moi, qu’un mélange d’alumine et de glucine, chauffé avec un sulfure alcalin, donne naissance à une combinaison cristallisée qui possède la composition et les caractères de la cymophane.

La production de la cymophane par ce procédé permet également bien de déceler de glucine dans l’alumine, ou d’éliminer de la glucine commerciale les dernières traces d’alumine.

Nous avons obtenu de la cymophane en fondant un mélange de glucine et de népheltne alumineuse.

Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. CVIT, p. 1000.

Nous avons montré, M. Perrey et moi, que le silicate de zircone peut cristalliser dans le bimolybdate de lithine fondu à 700°. Les cristaux

de zircon ainsi obtenus présentent les anomalies optiques des cristaux naturels.

Le bimolybdate de lithine exerce, sur les éléments du zircon, une action minéralisatrice si énergique, que ce sel est un très bon réactif micro-chimique du zircon.

On ne connaissait pour reproduire le zircon, que le procédé décrit par H. Sainte-Claire Deville et Caron, et basé sur l’emploi du fluorure de silicium.

Reproduction de la phénacite.

Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. CVI, p. 1800. — Annales de Chimie et de Physique, 6- série, t XX.

Un minéral qui n’avait pas encore été reproduit, la phénacite, s’obtient en très beaux cristaux par la lente décomposition d’un silicoglucinate de lithine dans le vanadate de lithine en fusion. Les cristaux, rhomboédriques ou hexagonaux suivant la température à laquelle ils se sont formés, possèdent tous les caractères de l’espèce naturelle. Ils sont transparents, mais colorés en vert plus ou moins foncé par une trace d’oxyde de vanadium, et peuvent s’obtenir associés : les cristaux rhomboédriques à du quartz hyalin, les cristaux prismatiques à de la tridymite.

On peut également préparer la phénacite en employant comme agent mineralisateur le bimolybdate de lithine additionné d’alumine, d’oxyde de fer ou de sesquioxyde de chrome. En l’absence de ces sesquioxydes, le bain minéralisateur reste stérile tant que l’on n’y sème pas un cristal de phénacite. Les cristaux préparés à l’aide du molybdate sont incolores, exempts d’alumine, d’oxyde de fer, de chrome, même lorsqu’ils se produisent simultanément avec l’émeraude chromifëre ou ferrifere.

Les sulfates alcalins, fondus avec du sulfate de glucine et du sulfate de zinc, minéralisent la silice amorphe, et, parmi les produits cristallisés de la réaction, on trouve de la phénacite prismatique et un silicate de glucine ïSiO 1 ,3G1'0 non encore signalé dans le règne minéral.

Reproduction de l’émeraude.

Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. CVI, p. 1800. — Annales de Chimie et de Physique, 6* série, t. XX.

L’action minéralisatrice des vanadates sur les éléments des silicates doubles d’alumine et de glucine est capricieuse, en raison de la facilité avec laquelle prend naissance la phénacite.

Le bimolybdate de lithine, en réagissant sur les éléments de l'émeraude au rouge très sombre, donne une combinaison lithique cristallisée en octaèdres, dans laquelle l’acide molybdique entre comme partie constituante. Mais ce composé se détruit tôt ou tard, suivant la température, en donnant de beaux cristaux prismatiques d’émeraude. Par l’addition d’oxyde de chrome au bimolybdate, on obtient l’émeraude verte; par l’addition d’oxyde de fer, de l’émeraude jaunâtre.

L’addition d’un protoxyde (chaux, magnésie ou oxyde de zinc) modifie les dimensions relatives du prisme. La magnésie détermine, en outre, un grand développement des faces h'.

Reproduction de la willèmile.

Bulletin de la Société de Minéralogie, t. XIII, p. ift.

Le vanadate neutre de potasse, en réagissant vers 700° sur un mélange de silice et d’oxyde de zinc, donne de la willémite en longs prismes hexagonaux incolores ou nuancés de bleu.

Reproduction du corindon.

Annales de Chimie et de Physique, 6* série, t. XXI.

J’ai établi, en 1864, que l’alumine est minéralisée par l’acide fluorhydrique gazeux. Les cristaux obtenus sont lamelliformes, comme ceux préparés antérieurement par Ebelmen et par Henri Sainte-Claire Deville.

On a toujours admis que l’àcide chlorhydrique ne pouvait minéralisée l’alumine. Nous avons cependant obtenu, M. Perrey et moi, des

cristaux de corindon aux dépens de l’alumine chauffée à 6oo° dans l’acide chlorhydrique. 11 nous a suffi, pour réaliser cette cristallisation, d’opérer sur de l’alumine non cuite, telle qu’on la prépare en décomposant l’oxalate d’alumine par une chaleur ménagée. Les cristaux obtenus avec de l’alumine chromifère non cuite possèdent la couleur et les formes du rubis oriental.

Lorsque l’on met l’alumine en liberté par l’action combinée de la chaleur et de l’acide chlorhydrique sur le sulfate de cette base, vers 700“, on trouve, disséminés dans l’alumine restée amorphe, de petits cristaux fusiformes de saphir blanc.

On voit donc que les procédés de synthèse du corindon donnent des cristaux d’autant plus semblables aux cristaux naturels qu ils sont préparés b une température moins élevée.

Enfin, le procédé Gaudin, c’est-à-dire la calcination au rouge vif de l’alumine avec un sulfure alcalin, donne, si l’on ajoute à celui-ci un peu d’or métallique, des rhomboèdres basés d’un joli rose.