S ^8 IS

ÉQUITALENT : Na — 287,50.

Historique. — Le sodium a élé isolé par Davy en décomposant la soude par la pile. Peu de temps après, Gay-Lussac et Ibenard ont démontré qu'on peut obtenir le sodium par l'action du fer sur la soude sous l'influence d'une température encore plus élevée que celle qu'on emploie pour la préparation du potassium (1).

Les travaux de M. H. Sainte-Claire Dcville ont permis de préparer ce métal industriellement et de l'employer aujourd'hui à l'extraction de plusieurs autres métaux.

Propriétés. — Le sodium est d'un blanc d'argent, d'un éclat métallique^ quand il est récemment coupé; m<iis il se ternit immédiatement au contact de l'air. Sa densité est représentée par 0,972. Il est mou comme la cire à la température ordinaire : à — 20'*, il possède une certaine dureté. 11 entre en fusion à 90°, et se volatilise à une température d'un rouge vif; le sodium est donc moins volatil que le potassium. Il décompose l'eau, comme ce dernier métal, à la température ordinaire. Lorsqu'on jette sur l'eau un morceau de sodium, il se fait un dégagement d'hydrogène; mais la chaleur produite par la réaction de ce métal sur l'eau n'étant pas aussi élevée que pour le potassium, le gaz ne s'enflamme pas.

Si l'on rend l'eau visqueuse en y dissolvant de la gomme afin de ralentir les mouvements du métal, ou que Ton jette le sodium dans un verre qui ne contient que quelques gouttes d'eau, il y a moins de perte de chaleur, le métal devient incandescent, et détermine bientôt l'inflammation de l'hydrogène.

Le sodium peut être fondu en présence de l'air, il ne s'enflamme qu'à une température très-voisine du rouge.

Le sodium décompose, à l'aide de la chaleur, le protoxyde d'azote ; il se forme du peroxyde de sodium; si le protoxyde d'azote est en excès et que son action soit prolongée, il peut se former de l'azotile de soude. Le sodium est sans action sur le deutoxyde d'azote.

(Gay-Lussac et Tuenard.)

(I) NoQs rappellerons que le procédé d'extraction du potassium et du sodium à l'aide du carbonate de potasse ou de soude et du charbon, généralement attribué à M. Brunner, a été communiqué à Tlnstltut, par Curaudeau, en 1808. Cette découverte est consignée dans le Moniteur du 36 avril 1808 et dans le Journal de Physique , cahier d'avril de la même année.

Le sodium agité avec du mercure dans un petit verre, forme un amalgame solide en dégageant de la chaleur et de la lumière.

Les autres propriétés du sodium se rapprochent entièrement de celles du potassium.

Préparation. — Le sodium était extrait autrefois comme le potassium; mais on a apporté dans les procédés d'extraction de ce métal, d'importants perfectionnements que nous allons décrire d'une manière détaillée.

La méthode de fabrication est fondée sur la réaction que produit avec le charbon le carbonate de soude. Voici la composition d'un mélange dont on peut s'e servir dans les laboratoires et qui donne d'excellents résultats :

Carbonate de souda , 117

Ç.liarbon de bois I7S

Carbonate de chaux ^ 108

On réduit en poudre le carbonate de soude desséché, le carbonate de chaux et le charbon; on en fait une pâte avec de l'huile, et on calcine ces matières dans une bouteille à mercure coupée qui sert de creuset et que l'on bouche convenablement. On peut, au lieu de charbon de bois, employer la houille ; le mélange se compose alors de ;

Carbonate dD sonde 30

EwiUl» «

Cajrbooate deohi^ux 8

Le carbonate de soude doit provenir de cristaux de soude fortement séchés et broyés finement; le sel de $oude ne peut pas être substitué aux cristaux de soude : il altère toujours les appareils.

Pour qu'un mélange donne de bons résultats, il ne faut pas qu'à la température où se fait le sodium, il fonde au point de devenir liquide, ce qui entraverait le dégagement des gaz. Cependant, il doit être susceptible de prendre l'état piiteux, de naanière h pouvoir se mouler sur la paroi inférieure du vase de fer dans lequel on le chauffe. La chaleur latente considérable qu'exigent l'oxyde de carbone et le sodium pour se développer à l'état gazeux est une cause de refroidissement qui empêche la combustion du fer des appareils. Lorsqu'on introduit du sel de soude dans le mélange, celui-ci, quelle que soit sa composition, fond toujours; les gaz y déterminent une sorte d'ébullition, et les ouvriers disent que les appareils crachent. C'est là le caractère d'un très-mauvais mélange.

Il faut que la houille soit sèche et à longue ilamme, celle de Charleroi est la meilleure. La houille agit comme réducteur; elle fournit en outre pendant presque toute l'opération des carbures d'hydrogène, et, à la fin, de l'hydrogène pur, qui contribuent à emporter rapidement la va-

pear de sodium dans les récipients et à préserver le métal éohdénsé de Taction desthictivé dé l'oxyde de darbone.

La craie doit être séchée sur les parties supérieures et latérales du four à sodium. Le rôle de la craie est très-facile à concevoir. Le sodium doit être entraîné rapidement hors de l'appareil, parce que ce métal a la propriétéde décomposer l'oxyde de carbone au milieu duquel il se forme, si la température n'est pas excessivement élevée, et surtout si le sodium, disséminé en petits globules, présenté une large surface à l'action du gaz. Les vapeurs mélalliqUes doivent donc étreemmeilfiM rapidement «tans te récipient où elles se condenseront à l'état liquide et non dans un état pulvérulent) car, dans ce dernier cas^ le métal serait très-oxydable à cause de sa division. Un courant de gaz rapide, itième d^oxyde de èarbone, active l'arrivée des vapeurs métalliques dans le récipient, qui se maintient chaud grâce à ce dégagement rapide des gaz, ce qui facilite la réunion des globules dé sodium. Aussi, dans les usines ob Ton fabrique en grand le sodium destiné à l'extraction de l'aluminium, on a augmenté la proportion de craie. Voici, par exemple, la composition d^un mélange de donnant de bons résultats :

kilog.

Carbonate dé soude ,. . 40

Houille ; 18

Craie 9

Cette quantité de mélange peut donner 9^",400 de sodium fondu et coulé en lingotière, sans compter le métal divisé et mélangé de matières étrangères dont on tire encore un bon parti et que les ouvriers appellent des grattures. On obtient donc en sodium le | du poids du mélange ou le \ du carbonate de soude employé.

La houille, la craie et le carbonate de soude sont pulvérisés et tamisés, mélangés à la main et tamisés de nouveau; le mélange doit être utilisé le plus tût possible, afin qu'il ne puisse prendre de l'humidité. On introduit ce mélange dans les appareils où il doit fournir' le sodium, ou bien on le calcine préalablement pour réduire son volume.

La réduction peut être effectuée dans les laboratoires à l'aide d'une bouteille à mercure comme il a été dit plus haut en traitant de l'extraction du potassium ; ou, industriellement, dans des cylindres de fer de grande dimension.

Pour préparer le récipient, qui, à part quelques modifications, est semblable à celui de MM. Donny et Mareska, on prend deux plaques de tôle de 2 à 3 millimètres d'épaisseur :«on les coupe de manière à leur donner la forme indiquée par la figure. L'une d'elles C {fig. 77) reste plate, sauf aux environs de l'extrémité, où l'on fait, en refoulant la tôle au marteau, un col demi-cylindrique de 25 millimètres de diamètre intérieur. Ce cylindre se raccorde avec la surface plane C' au moyen

Fig. V.

d'une surface conique qu'on maintient aussi courte que possible, de manière qu'en joignant les deux plaques on ait un cylindre terminé par une cône tronqué communiquant avec l'intervalle parallélipipédique qui existe entre les deux plaques. Les deux coupes C, C représentent cette disposition par une coupe suivant un plan passant par l'axe commun du cône et du cylindre et perpendiculaire à la surface des plaques. U doit exister un intervalle entre les deux plaques ; dans ce but

on relève les bords de la plaque C, pour déterminer une saillie de 5 à 6 millimètres; on adoucit à la lime ces rebords et la surface de la plaque G', de manière qu'en les superposant, les parties de la tôle qui doivent être en contact se joignent bien et que l'espace compris entre les deux plaques soit bien fermé. Les deux plaques du récipient sont maintenues en contact par deux fortes vis de pression convenable* ment placées Y. La disposition la plus rationnelle de ces appareils consisterait en un récipient ordinaire dont la partie inférieure, au lieu d'être horizontale comme dans le récipient, serait au contr<iire inclinée de manière à permettre au sodium de s'écouler par une petite ouverture qu'on y ménagerait, tandis que les gaz s'échapperaient à la partie supérieure par une autre ouverture un peu plus large.

Lorsqu'on veut fabriquer le sodium dans le laboratoire, on commence par remplir entièrement de mélange une bouteille à mercure, à laquelle on ajuste le tube B (fig, 78); on introduit cet appareil dans un fourneau que l'on a rempli de coke allumé, de manière à faire un lit de combustible bien tassé au-dessous de la bouteille qui repose sur deux supports; on charge de coke froid par l'ouverture P, et on ouvre le registre H. Les gaz qui se dégagent de la bouteille sont abondants et colorés en jaune ; au bout d'une demi-heure, ils donnent une fumée blanche de carbonate de soude qui semblerait faire croire à la présence dû sodium dans les gaz. Cependant, pour adapter le récipient à la bouteille, il faut attendre le moment où une tige de fer froide, introduite dans le tube B, se recouvre de sodium brûlant à l'air. Quand on adapte à l'appareil les récipients ouverts qui seront décrits dans l'auti^e procédé, le sodium se dégage vite ; ceux-ci s'échauffent assez pour que le sodium condensé vienne couler par un orifice pratiqué à leur extrémité dans une bassine de fonte où l'on a mis une petite quantité d'huile de schiste peu volatile. Si, au bout d'un certain temps, le récipient s'engorge, on le remplace par un autre qu'on fait préalablement chauffer à 200 ou 300 degrés en le plaçant au-dessus du four. Si Ton emploie des récipients fermés, on attend qu'ils soient pleins de

sodium, et on les plonge dans une caisse de fonte contenant de Thuile de schiste chauffée à 450 degrés. Le sodium coule au fond de la caisse, et à la fin de la journée on Tenléve avec une écumoire. Cette caisse et rhuHe qu'elle renferme sont bientôt échauffées par les récipients qu'on y plonge à chaque instant. La caisse doit être munie de son couvercle, afin de la recouvrir dans le cas oi^i Thùile de schiste prendrait feu.

Fiy. 78.

Il arrive aussi qu'au moment où Ton va plonger les récipients dans l'huile, ils se vident d'eux-mêmes par Tune de leurs ouvertures : le sodium alors coule à l'air sans s'enfiammer, et il ne reste plus qu'à nettoyer le récipient avant de s'en servir de nouveau.

Quand la fabrication est régulière, on ne recueille que du sodium pur; les matières carburées qui accompagnent la préparation du potassium ne se retrouvent pour ainsi dire plus dans cette opération.

Le sodium brut se dissout sans résidu dans l'alcool absolu ; on l'obtient souvent en masses de plus de 500 grammes. On le fond et on le moule dans des lingotières, comme on le ferait pour du plomb ou du zinc.

La température nécessaire à la réduction du carbonate de soude par le charbon n'est pas supérieure à celle des cornues de la Vieille-Montagne placées à la partie moyenne du four à zinc. Les bouteilles à mercure, chauffées directement, sans enveloppe, doivent servir à trois ou quatre opérations, quand elles sont confiées à un bon ouvrier. Du reste, le succès de cette fabrication dépend uniquement de Thabileté et de l'expérience du manipulateur, qui peut faire varier le prix de revient du sodium du simple au double par la toanière doAt il conduit son feu.

La fabrication du sodium dans de grands cylindres s'exécute de la manière suivante : le mélange destiné à la production du sodium se fait comme nous l'avons indiqué; une forte calcination de ces matières a ici un grand avantage, non-seulement parce qu'elle permet d'en introduire dans le cylindre un plus grand poids à la fois, mais encore parce que, étant plus compacte, le mélange ne peut pas être entraîné lorsqu'on le place dans un tube violemment chauffé. On pourrait même les calciner au fur et à mesure, et en remplir le tube, pendant qu'ils sont encore rouges. Quand on se sert de mélanges non calcinés ou froids, on les met dans des gargousses en gros papier ou en toile, de 8 centimètres de diamètre et de 35 centimètres de longueur.

Fig. 79.

Les tubes A qui servent ïv cette fabrication {fig. 79) sont des tubes étirés et soudés de la fabrique de M. Gandillot. Ils ont 130 centimètres de longueur et 14 centimètres de diamètre intérieur. Leur épaisseur est de 10 à 13 millimètres. Quand on les livre, ils sont fermés

par an bout et ouverts par l'autre. La plaque de fer qui ferme ces tubes a 2 centimètres environ d'épaisseur ; on la perce à l'un de ses bords, et tout près de la paroi du cylindre, d'un trou dans lequel on fait eptrer à vis on à frottement, un tube de fer t long de 5 à 6 centimètres, de 45 à 20 millimètres de diamètre intérieur, et terminé en forme de cône pour recevoir un récipient ouvert en D d'où le sodium découle dans le vase de fonte Y. L'autre extrémité ouverte du tube est fermée par un tampon de fer muni d'un crochet : c'est parcelle ouverture qu'est introduit le mé^ lange.

Ces tubes de fer ne doivent pas, comme les bouteilles à mercure, être chauffés, à feu nu; il faut les enduire d'un lut résistant, qu'on enveloppe lui-même d'un manchon enterre réfractaire de i centimètre d'é*paisseur, de ^ centimètres de diamètre intérieur et d'une longueur égale à celle des tubes. On commence par enduire le tube d'une pâte d'argile grise et de terre à poêle, à parties égales, que l'on mélange intimement, au moyen de l'eau et par le pétrissage, avec une forte quan^ tité de sable ; on verse le sable peu à peu dans la pâte, et on ne s'arrête que lorsque la matière perd toute plasticité; on peut encore y ajouter un peu de crottin de cheval. On fait sécher le lut lentement; on introduit ensuite le tube de fer ainsi apprêté dans le manchon dé terre réfractaire, et on emplit exactement l'espace compris entre le tube et le manchon avec de la brique réfractaire pulvérisée et fortement tassée. Enfin, on met du lut sur la plaque de fer, de manière que le métal ne soit nulle part exposé au contact direct de la flamme.

Le four se compose d'une grille et d'un foyer partagés en deux parties égales par un petit mur de briques réfractaires d'une hauteur de 40 k 50 centimètres, sur lequel repose la partie moyenne du cylindre de réduction, ce qui constitue deux foyers partiels, qu'on alimente de charbon par deux ouvertures latérales. Les ouvertures sont fermées par le combustible qu'on entasse sur une tablette placée en avant. Il y a donc entre le combustible et le cylindre une distance de 30 centimètres environ, qui est insuffisante pour que l'on puisse obtenir un bon effet avec de la houille seule ; il faut employer un mélange, à parties égales, de coke et de houille. Un autel dont la hauteur dépasse un peu le niveau supérieur du tube, donne à la flamme de la verticalité, et la voûte très-surbaissée la fait circuler autour de l'appareil. On peut placer dans un fourneau de cette espèce deux et même trois cylindres.

Les détails qui ont été donnés pour la fabrication du sodium dans les bouteilles à mercure s'appliquent également à la fabrication en cylindres. La seule différence consiste dans*le chargement et le déchar* gement.

On introduit le mélange dans des gargousses de toile ou de papier; quand il n'a pas été calciné, on n'en peut chauffer à ta fois que 9 à 10 kilogrammes, quantité qu'on pourrait doubler au profit de l'opération si une forte calcination préalable augmentait la densité de ce mélange. On

ferme avec le tampon, qu'on a soin de laisser un peu mobile, de façon qu'il soit toujours facile à enlever; un peu de terre à poôle empêche toute {jutite, quand il s'en déclare. La réduction, qui dure environ quatre heures, étant finie, on jette un peu d'eau sur le tampon, et il se détache facilement. En regardant dans l'intérieur du cylindre, on retrouve les gargousses avec leur forme; seulement leur diamètre n'est plus que de 2 à 3 centimètres, et elles sont très-spongieuses. Ceci démontre que le mélange n'a pas fondu, mais que, la matière diminuant toujours de poids, la carcasse de chaux et de charbon qui reste est presque entièrement dépouillée de carbonate de soude. Au moment où l'on ouvre le cylindre, on introduit, dans le tube de dégagement ^, une tige de fer chauffée au rouge clair qui Tempôche de s'encrasser, et on l'enlève lorsque le nouveau chargement est fini. Les gargousses sont introduites dans le cylindre au moyen d'une pelle demi-cylindrique, avec laquelle on les dépose à l'entrée, et on les pousse rapidement avec un refouloir de fer jusqu'au point où elles doivent rester. On se sert aujourd'hui de cylindres plus petits, de la contenance de 6 à 8 litres, qui peuvent être introduits dans le môme fourneau que celui qui est employé à préparer (e sodium au moyen de la bouteille à mercure; un cylindre ser-t à deux ou trois opérations.

Usages. — La grande affinité du sodium pour l'oxygène, fait employer ce métal à l'extraction d'un grand nombre de métaux qu'il avait été très-difficile jusqu'à présent de séparer de leurs oxydes.

Le kilogramme de sodium, qui, au commencement du siècle, valait 10000 francs, revient aujourd'hui à 9 fr. 25 c.

COMBIlNAISONS du sodium avec L'OXYGÈNE.

Le sodium se combine avec l'oxygène en trois proportions , et forme les oxydes suivants :

Na«0 ... NaO ... Na«0».

Le sous-oxyde et le peroxyde se préparent comme le sous-oxyde et 1^ peroxyde de potassium, et présentent des propriétés analogues. Ainsi, le sous-oxyde de sodium est un corps solide, d'un gris blanc, qui est dé* composé par l'eau en dégageant de l'hydrogène : le peroxyde perd 1 équivalent d'oxygène dans son eontact avec l'eau, et donne 2 équivalents de soude :

Na»0» -h ÎHO = 2(NaO,HO) + 0.

Le peroxyde de sodium est jaune verdàtre, quand il est pur, et brun lorsqu'il contient de l'oxyde de platine; il entre en fusion au rouge vit.

PROTOXYOE DE SODIUM.

La soude fondue au contact de Tair absorbe l'oxygène moins facilement que la potasse.

On constate aussi une grande analogie entre le protoxyde de sodium (soude) et le protoxyde de potassium (potasse).

PROTOXYDE DE SODIUM (SOUDE). NaO.

Na 287,50 ..: 74,10

On peut obtenir la soude anhydre NaO en chauffant \ équivalent de sodium (287,50) dans une quantité d'oxygène représentée par 100 parties.

L'hydrate de soude s'obtient, comme l'hydrate de potasse, par la décomposition du carbonate de soude par la chaux. Il se forme du carbonate de chaux et de l'hydrate de soude qui porte le nom de soude à la chaux. Cet hydrate, purifié par l'alcool, donne la soude à ValcooL

L'hydrate de soude produit, comme l'hydrate de potasse, une élévation considérable de température en se dissolvant dans l'eau.

On peut facilement distinguer l'un de l'autre ces deux hydrates en les abandonnant au contact de l'air; la potasse reste déliquescente, tandis que la soude, après s'être d'abord liquéfiée en attirant l'humidité, absorbe peu à peu l'acide carbonique de l'air, et se transforme en carbonate de soude, qui est efflorescent et tombe bientôt en poussière.

La table suivante permet de déterminer la quantité d'alcali que contient une dissolution de soude, d'après sa densité :

DENSITÉ

QUANTITÉ

DENSITÉ

QUANTITÉ

DENSITÉ

QUANTITÉ

de

dfi fonda'

de Mitd«

de

de Mude

U ditaoluiion.

correspondante

ladisiolution.

là dlttoluUon.

correspondante.

0,i:iO

(Dalto.n.)

L'action des différents métalloïdes sur la soude est exactement la même que sur la potasse.