I. SILICK

La silice est l'élément essentiel de toutes les sortes fie verres. C'est une des substances les plus répandues dans la nature ; on la trouve, plus ou moins pure, à l'état cristallisé ou amorphe, sous les noms de quartz, silex, sable, etc. Elle est souvent combinée à diverses substances alcalines ou terreuses, quelquefois métalliques, dans les argiles, les feldspaths, les roches ignées en général.

Il est indispensable de donner quelques renseignements sur ces matières naturelles si importantes pour le verrier, avant d'étudier les propriétés chimiques de la silice et des silicates.

Les pierres siliceuses ont pour signes caractérisll-

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ques d'être l'ort dures, do faire feu au briquet, et de donner par la fusion avec les alcalis, des produits vitreux.

On peut les cHviier en deux grandes classes : le quartx> et le silex.

I.e quartz comprend toutes les variétt^s de silice cristallisées ou présentant une apparence cristalline, douées de transparence et ne la perdant pas par l'application d'une température élevée.

Le silex comprend toutes les variétés de silice qui deviennent opaques lorsqu'on les chauffe, par suite sans doute de la perte d'une certaine quantité d'eau.

Parmi les variétés de silice, le quartz est la plus pure. Le cristal de roche est du quartz hyalin ; il constitue des cristaux figurant un prisme hexagonal régulier surmonté d'une pyramide hexagonale. Bien transparent et complètement incolore, le cristal de roche est employé pour la construction d'appareils d'optique ; lorsqu'il est coloré, il porte diflërents noms suivant la couleur : violet, quartz améthiste ; jaune, topaze (Vlnde-^ vert, prase; rouge, hyacinthe de Compostelle'j rouge, translucide et renfermant du mica en petites paillettes d'un jaune d'or, c'est du quartz aventîirinë. Ces diverses variétés sont employées dans la bijouterie.

Le quartz agate, compact, rubané, offrant des couleurs très vives et très variées, désigné par autant de noms divers, sert à faire des coupes et autres petits objets. Le quartz jaspe est une autre variété rubanée, plus grossière, employée dans .la décoration architecturale. Le quartz opale est une variété à laquelle appartient V opale noble, l'une des plus belles pierres

précieuses et des plus estimées pour Féclat et la vivacité de ses irisations.

Le silex est une variété compacte, amorphe et pierreuse de la silice, reconnaissable à sa forme en rognons plus ou moins volumineux, offrant souvent à la surface des parties moins dures que le reste du silex, et d*une coloration pâle ou même blanche, alors que l'intérieur de la masse est gris, jaune, brun ou noir, avec quelquefois des veines de teinte plus claire, dues à des matières organiques.

Les silex sont caractérisés par leur dureté qui est assez grande pour rayer le verre, et faire feu sous le briquet ; certaines variétés sont même, pour cette raison, désigriées sous le nom de silex pyromaque ou pierre à fusil. Ils sont infusibles, mais sont réduits en véritables verres transparents par leur fusion avec les fondants, tels que le borax, la potasse ou la soude.

Les silex sont surtout abondants dans les étages crétacés ; ils se trouvent là en cordons qui suivent le plan de stratification du terrain, et sont espacés suivant rétage où on les étudie, tantôt de quelques décimètres seulement, tantôt de un à deux mètres, et souvent beaucoup plus. Lorsque la craie s'est fissurée obliquement pendant qu'elle était encore plastique, on trouve les fentes sonvent tapissées de rognons ou de plaques obliques de silex. Ces silex qui, désagrégés de la roche et roulés par nos mers actuelles, constituent les galets que l'on voit sur les rivages, ne contiennent guère que de la silice et 1 à 2 0/0 d'eau. Leur teinte est souvent due à des matières organiques, parfois on y trouve i 0/0 de sesquioxyde de fer ou d'alumine.

On donne 1q nom de sables à des matières qui se

présenteat dan» la nature sous la forme de grains plus ou moins gros, provenant de la désagrégation de différentes roches. Certains sables sont quartzeux ou bien sont formés de la plupart des éléments du granit et du gneiss ; quelques-uns sont uniquement calcaires ou volcaniques, d'autres enfin sont composés d'un mélange de diverses matières.

D'après la dimension des grains, on distingue : les sables fins dans lesqueh les grains n'ont pas. plus de 1 millimètre de diamètre, et les sables gros où ce diamètre s'élève de 1 à 3 millimètres. Au-delà, c'est le gravillon et le gravier.

Au point de vue de l'origine, on appelle : sables de rivière, ceux qu'on tire du lit de la plupart de nos rivières ; sables de mer, ceux que fournissent les rivages de la mer ; sables fossiles ou de carrière^ ceux dont la formation résulte d'anciennes révolutions du globe et qui cmt été charriés et déposés par les eaux dans les lieux où on les trouve actuellement ; sables vierges, ceux qui n'ont pas été charriés et qui résultent de la décomposition spontanée de roches arénacées, feldspathiques ou argileuses.

Le sable de rivière est regardé comme le plus pur. Le sable de carrière, dit aussi sable de plaine, est plus ou moins terreux. Le sable de mer est très hygrométrique en raison des sels qu'il renferme.

Les sables les plus purs qu'on emploie en France sont ceux de Fontainebleau, d'Etampes, de Nemours et de Champagne.

Le sable jaunâtre sert tel quel, mais préalablement lavé, à la fabrication du verre mi-blanc et verdâtre; il est plus fusible que le sable blanc, parce qu'il contient du calcaire, de l'argile et de l'oxyde de fer.

Quelques verreries se servent de Ibl vase de mer pour la fabrication des bouteilles. Fondue seule, sans addition d'autres matières vitriûables, la vase de mer produit un verre léger, mais très cassant : sa composition est la suivante :

Silice 43,75

Alumine 13,82

Carbonate de chaux 36,28

Protoxyde de fer 0,36

Sulfate et carbonate de chaux . 2,75

Substances organiques et soufre 1,86

Traces d'iode et pertes .... 0,91

A défaut de sable blanc on peut employer le sable jaune à la fabrication du verre blanc, en le soumettant préalablement à une épuratiou, qui est relativement assez coûteuse.

A cet effet on arrose le sable avec 20 pour 100 environ d'un liquide composé de :

Eau 8 parties

Sel marin 3 —

Acide sulfurique concentré . 2 —

On entasse ce mélange dans des bassins garnis de plomb et on l'abandonne à lui-même pendant plusieurs mois. Le sable se couvre d'une eau verdâtre, chargée d'oxyde de fer, qui devient de plus en plus foncée.

L'acide chlorhydrique étendu remplit le nitoe but.

Le grès blanc est une autre substance qui peut servir avantageusement à défaut du sable blanc. Le grès n'est autre chose que du sable, da quartz ou des cristaux siliceux conglomérés au moyen d'un ciment

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renfermant de la chaux, de Taluniine et de Toxyde de fer.

Les autres minéraux siliceux tels que : tripoii^ pierre ponce, etc., ne sont guère employés que dans la fabrication des bouteilles, des verres verts ou noirs.

La silice anhydre soit naturelle, soit artificielle, jouit des propriétés suivantes : c'est une substance blanche, inodore, insipide, infusible aux températures qu'il est possible de produire dans nos fourneaux, mais susceptible de fondre à la température du chalumeau oxhydrique, ainsi qu'à l'aide de Tare électrique.

La silice anhydre est insoluble dans Teau pure, dans les dissolutions alcalines et les acides même concentrés ; l'acide fluorhydrique est le seul qui l'attaque. Les alcalis l'attaquent pareillement à une température élevée. Il se forme alors des verres alcalins très solubles.

Certains métaux, et notamment le fer, attaquent la silice en présence du charbon ; il se forme dans ce cas des siliciures métalliques.

La silice a pour formule chimique Si 0^.

C'est un acide très faible. Aussi est-il déplacé de ses combinaisons par les autres acides, même les moins énergiques.

On obtient artiliciellenient de la silice anhydre dont les propriétés diffèrent quelque peu de celles de la silice naturelle. Il suffit pour cela de chauffer à une température très élevée du sable blanc avec de la potasse caustique et du carbonate de potasse employés en excès ; on obtient alors un silicate de potasse très basique, et entièrement soluble dans l'eau. Si Ton verse de l'acide chlorhydrique par petites portions

dans cette liqueur jusqu'à ce qu'elle manifeste une légère réaction acide, l'acide silicique devenu libre se précipite sous la forme d'une matière blanche, d'apparence gélatineuse, qui se dissout avec facilité dans l'eau chargée d'acide chlorhydrique.

Cette masse gélatineuse, qui est de la silice hydratée, se déshydrate lorsqu'on la chauffe, même faiblement, en laissant pour résidu de la silice anhydre très divisée, qu'on débarrasse des matières salines qui l'accompagnent par de nombreux lavages à l'eau. Sous cette forme, la silice présente une cohésion très faible et se dissout facilement dans les solutions alcalines ; mais elle est complètement insoluble dans l'acide chlorhydrique.

La silice soluble forme dans l'eau de chaux un précipité gélatineux. Elle est précipitée également par l'alumine et le peroxyde de fer sohibles.

La silice anhydre renferme :

Silicium 47,06

Oxygène 52,94

100,00 II. I^OTASSE

Sous le nom de potasse on confond souvent l'oxyde de potassium (K^O), l'hydrate de potasse ou potasse caustique (KO H) et le carbonate de potasse (GO^ K*j.

Dans l'industrie, c'est le carbonate de potasse qui est le plus employé. La potasse caustique n'est pas utilisée, par le verrier. Quant à l'oxyde de potassium K*0, il n'intervient que dans les formules.

Avant de décrire la fabrication des gels usuels de

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potassium, il convient de signaler leurs propriétés caractéristiques.

Le potassium est un métal, solide à la température ordinaire, doué d'un éclat argentin lorsqu'il vient d'être fondu, à l'abri de l'air. A 0*»C. ce métal est cassant. A 15° il est ductile et mou comme de la cire. Il fond à 62^5 et bout au rouge sombre, en dégageant une vapeur verte. La densité du potassium est 0,865. On représente ce métal monovalent par le symbole K correspondant au poids atomique 39.

Le potassium absorbe l'oxygène sec à la température ordinaire ; il s'oxyde également à l'air, d'autant plus rapidement que la température est plus élevée.

Le protoxyde de potassium (K*0) est blanc, très caustique, plus pesant que l'eau, fusible au dessous du rouge, indécomposable par la chaleur, très soluble dans l'eau et déliquescent. L'eau le dissout en toutes proportions en dégageant beaucoup de chaleur. Chauffé dans l'oxygène, il l'absorbe et se transforme en peroxyde. Il est décomposé par le chlore, le brome, l'iode, le soufre, etc. L'hydrogène et l'azote sont sans action sur lui.

Les deux corps que nous venons de décrire sont sans usage en verrerie.

V hydrate de potasse (KOU) ou potasse caustique se présente sous la forme d'une masse blanche, fusible vers 400°. Elle se volatilise à une température voisine de la fusion de l'argent; au rouge blanc cette volatilisation est très rapide. I^'hydrate de potasse est une base des plus puissantes ; il est très caustique et attaque rapidement les matières organiques. Il est très avide d'eau, et se dissout en toutes proportions dans ce liquide en dégageant beaucoup de chaleur.

POTASSB Ail

Une dissolution très concentrée d'hydrate de potasse laisse déposer des cristaux représentés par la formule :

KOH -f 2H20

Le carbonate de potasse (C 0^ K^) possède une saveur acre et légèrement caustique ; il est déliquescent et très soluble dans l'eau. Cette solution possède une réaction fortement alcaline. La dissolution saturée à chaud abandonne par le refroidissement des tables rhomboïdales dont la composition est exprimée

par la formule :.

Le carbonate de potasse, lorsqu'il est sec, ne se décompose pas au rouge vif. Un courant de vapeur d*eau le détruit à cette température en le transformant en hydrate de potasse.

Tous les acides, à l'exception de quelques acides très faibles, décomposent le carbonate de potasse : les acides dissous dans l'eau le. décomposent même à la température ordinaire; ils s'emparent de la potasse et dégagent l'acide carbonique avec une vive effervescence.

En faisant passer un courant d'acide carbonique sur le carbonate neutre de potasse, ce sel se transforme en bicarbonate (GO* KH). L'action de la chaleur suffit à chasser l'acide carbonique et à ramoner le bicarbonate de potasse à l'état dé carbonate neutre.

Le carbonate neutre présente seul de l'intérêt pour le Verrier.

Le sulfate de potasse (SO* K^) peut être obtenu par l'action de l'acide sulfurique sur le carbonate de potasse^

La dissolution de sulfate de potasse laisse déposer par évaporation des cristaux anhydres ayant la forme de prismes à 6 pans terminés par des pyramides à 6 faces. Ces cristaux ne contiennent que de Veau d'interposition ; ils décrépitent quand on les chauffe.

Le sulfate dépotasse est indécomposable par la chaleur. A la chaleur blanche, il est réduit à Tétat de sulfure de potassium (K^S) par l'action du carbone. Le phosphore et le bore décomposent également le sulfate de potasse; le soufre et le chlore sont sans action sur lui.

Le sulfate de potasse n'est décomposé par aucun oxacide à la température ordinaire; ce n'est qu'à la chaleur rouge que les acides phosphorique, borique et silicique, qui sont plus fixes que l'acide sulfurique à cette température, s'emparent de la potasse et mettent en liberté de l'oxygène et de l'acide sulfureux.

Le bisulfate de potasse (SO* KH), qui est ramené par l'action d'une haute température à l'état de sulfate neutre, n'est pas employé dans la fabrication du verre.

V azotate de potasse (AzO^K) porte encore les noms de nitrate de potasse, nitre ou salpêtre. Il cristallise en longs prismes à G pans, terminés par des pyramides à 6 faces : ils ne contiennent pas d'eau, de cristallisation, et éprouvent la fusion ignée vers 330**.

G 3 sel n'est déliquescent que dans un air saturé d'humidité.

Chauffé au rouge, l'azotate de potasse perd une portion de son oxygène ; au rouge vif il se trouve ramené à l'état d'oxyde de potassium. C'est un oxydant très énergique, qu'on utilise à la fois pour Tal-

POTASSE AiZ

cali qu'il contient et pour la grande quantité d'oxygène qu'il peut céder aux corps mis en contact avec lui.

Le carbone, le soufre, le phosphore, le bore et même le silicium donnent du carbonate, du sulfate, du phosphate, du borate et du silicate de potasse quand on les projette dans de l'azotate de potasse en fusion. Le chlore est sans action sur ce sel.

L'acide sulfuriqueet l'acide chlorhydrique décomposent l'azotate de potasse en mettant Tacide azotique en liberté.