OXYDES MÉTALLIQUES DE LA FAMILLE DU FER

J’ai commencé par démontrer dans ces recherches que la poudre appelée ferpyrophorique, que l’on obtient en réduisant au rouge du sesquioxyde de fer, ne contenait que de très petites quantités de fer métallique. Si l’on

a soin de préparer ce pyrophore en calcinant avec précaution l’oxalate ferreux, il reste une poudre ne renfermant pas trace de fer, ayant la composition d’un protoxyde, et qui, projetée dans l’air, fournit une gerbe de brillantes étincelles. Le composé obtenu dans ces conditions est un corps pulvérulent, d’un noir d’ivoire, ayant une telle affinité pour l’oxygène que, s’il se trouve en contact avec ce gaz, la combinaison se produit avec incandescence, Le résidu de la combustion est du sesquioxyde de fer. La température de cette réaction est assez élevée pour qu’une partie du sesquioxyde de fer soit ramenée à l’état d’oxyde magnétique, dont certaines parcelles peuvent être fondues et donner des'globules analogues à ceux que l’on rencontre dans l’air ou que l’on obtient par la combustion du fer dans l’oxygène.

Si l’on met le protoxyde de fer pyropborique bien préparé au contact d’acide nitrique monobydraté, l’oxydation est telle qu’il y a encore incandescence.

Il n’est point pyropborique dans le protoxyde ni dans le bioxyde d’azote à la température ordinaire; mais, si l’on chauffe légèrement, l’incandescence se produit et il se forme du sesquioxyde de fer. Il déplace rapidement l’ammoniaque de ses combinaisons.

Pour passer à un état supérieur d’oxydation, le protoxyde de fer pyropborique décompose l’eau, lentement à la température ordinaire, un peu plus rapidement à 100°. Pour mettre cette décomposition en évidence à froid, on place le pyrophore dans un tube à essai rempli d’eau bouillie, fermé par un bouchon traversé par un tube très court, presque capillaire, et retourné sur un verre rempli d’eau. L’hydrogène monte à la partie supérieure de l’appareil, et un volume d’eau correspondant sort par le petit

On peut démontrer la décomposition de l’eau à 100" par le protoxyde de fer pyrophorique en distillant plusieurs fois un mélange d’eau et de nitrobenzine sur cet oxyde. 11 se forme de l’aniline.

Ce protoxyde de fer reste pyrophorique après avoir été maintenu pendant douze heures, à froid ou à la température de 44o“, dans un courant de gaz azote pur et parfaitement sec.

Cette variété de protoxyde de fer est donc différente de celle obtenue par M. Debray, et du protoxyde obtenu par .M. Tissandier. Les propriétés plus ou moins accusées de ces composés doivent les faire regarder comme des variétés allotropiques analogues aux différents sesquioxydes de fer étudiés par Malagutti et Régnault.

Pour bien démontrer, du reste, que les propriétés de ces deux espèces de

protoxyde de fer ne dépendent que de la température à laquelle elles sont obtenues, il suffit de prendre la variété pyrophorique, celle qui peut être produite à Soc", et de la porter dans un courant d’azote bien pur à la température de fusion de l’argent, à looo». Dans ces conditions, ce protoxyde perd ses propriétés et prend celles de l’oxyde de M. Debray.

A la suite de ces recherches, j’ai démontré que l’on pouvait obtenir de même, et par plusieurs procédés, une variété allotropique d’oxyde de fer magnétique Fo’O', dontles propriétés sont dilfércntes de celles de l’oxyde magnétique obtenu à haute température.

L’oxyde obtenu à 35o» est noir, attirable à l’aimant, d’une densité de 4,86; il est très attaquable par l’acide azotique concentré et, rhaulfé sur la lame de platine,il donnedu sesquioxyde de fer. L’oxyde magnétique obtenu à haute température parla calcination au contact de l’air du sesquioxyde de fer est noir, magnétique; il a une densité de 5 à 0,09; il est presque inattaquable par l’acide azotique concentré bouillant, et, chaulfésurla lame de platine, il ne se transforme pas en sesquioxyde : c’est l’oxyde stable aux hautes températures; c’est celui qui se rencontre dans les poussières abandonnées par les météorites dans l’atmosphère.

Nous avons établi l’existence de ces deux variétés d’oxyde de fer par de nombreuses analyses et par l’étude de leurs propriétés; de plus, nous avons pu passer de la variété pyrophorique de protoxyde de fer à la variété la moins stable d’oxyde magnétique.

Nous ne pouvons relater toutes les expériences consignées dans ce Mémoire, mais nous avonsétabli nettement que, si l’on réduit par l’hydrogène sec du sesquioxyde de fer, on obtient successivement, en élevant avec précaution la température, les différents oxydes du fer avant d’arriver à une réduction complète, c’est-à-dire au fer métallique.

Si le métal préparé par réduction n’a pas été porté à une tempéralurc supérieure à 44o°, il possède bien, ainsi que l’ont démontré MM. Troost et Hautefeuille, la propriété d’être pyrophorique. La réduction par l’oxyde de carbone a été identique; le sesquioxyde de fer Fe^O’, chauffé dans une atmosphère d’oxyde de carbone, a commencé par perdre de l’oxygène, et il s’est formé l’oxyde magnétique Fe’O*; en chauffant davantage, cet oxyde s’est réduit et a donné du protoxyde FeO; enfin, par une nouvelle élévation de température, ce dernier composés’estréduitcomplètement, aperdutout

On voit donc qu’il y a deux moyens d’obtenir une poudre pyrophorique en réduisant le sesquioxyde de fer par l’hydrogène ; ou bien l’on peut pous-

ser la réduction jusqu’à n’avoirplus que du fer métallique; mais, dans ces conditions, la température ne doit pas beaucoup dépasser 440°, et l’expérience demande plusieurs heures; ou bien l’on peut s’arrêter au protoxyde de fer, et, la température étant de Soo” à 6ao“, l’expérience se fait en dix ou quinze minutes.

Dans la préparation classique du pyrophorc de Magnus, on obtient un mélange d’oxyde magnétique, de protoxyde de fer et de fer réduit. C’est à l’affinité du protoxyde de fer pour l’oxvgene que le melansc doit d’ètre pyropborique.

Ces études ont ete etendues aux oxydes de manganèse, de chrome, de cobalt et de nickel. Fdles nous ont permis de classer ces différents métaux et d’établir les résultats suivants :

1. Les métaux de la famille dü fer se groupent dans l’ordre suivant : chrome, manganèse, fer, cobalt et nickel.

2. Lorsque l’on réduit un peroxyde par l’hydrogène ou l’oxyde de carbone, on obtient, pour une suite de températures successives, les différents oxydes intermédiaires entre le peroxyde et le corps stable dans l’hydrogène ou l’oxyde de carbone à la température de la réduction.

3. Los propriétés des oxydes ainsi obtenus diffèrent, en général, de celles des oxydes préparés par les autres procédés. C’est ainsi que l’on peut préparer, par réduction, un protoxyde de manganèse pyropborique à i4o'> et un protoxyde de nickel s’oxydant au contact de l’air et à la température ordinaire.

4. 11 existe deux variétés allotropiques d’oxyde de fer magnétique et deux variétés allotropiques de protoxyde de fer.

;h réduit par l'htdrogène.

Ces recherches m’ont amené à étudier un médicament ferrugineux assez employé ; le fer réduit par l’hydrogène. Si, dans sa préparation, le courant d’hydrogène n’est pas rapide et absolument sec et si la température, bien qu’élevée, n’est pas uniforme, on obtient un mélange de fer, de protoxyde de fer et d’oxyde magnétique. C’est ce qui arrive pour la plupart des fers

Le fer réduit bien préparé a une teinte d’un gris de fer; il doit être en poudre impalpable. Celui qui n’est pas complètement réduit présente la teinte noire de l’oxyde magnétique ou du protoxyde et laisse un résidu lorsqu’on l’attaque par les acides étendus.

Ayant analysé une vingtaine d'échantillons commerciaux, j’ai reconnu que la teneur en fer, au lieu d’être de loo pour loo, variait entre 72 et 90 pour 100. La plupart avaient une teinte noire; quelques-uns présentaient un ton ocreux, soit qu’ils aient été retirés encore chauds de l’appareil et qu’ils aient repris une certaine quantité d’oxygène, soit qu’on les ait laissés à l’humidité.

Presque tous les échantillons que j’ai examinés renfermaient du soufre; cinq contenaient de l’arsenic. Ces impuretés viennent certainement de l'acide sulfurique qui réagissait sur le zinc pour produire l'hydrogène. On doit toujours avoir soin, dans cette préparation, de purifier le gaz hydrogène en le faisant passer dans un tube rempli de tournure do cuivre maintenue au rouge. Je dois aussi ajouter que quelques fers réduits renferment de petites quantités de silice, de cuivre et de sels solubles dans l'eau.