CHEZ FIBMIN DIDOT FRÈRES, LIBRAIRES
IMPIIIMEUIIS DB X.'flffTITÜT BOTII. DS FRAHCC , RUE JAOOB, n" 56.
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TRAITE
METAUX
En traitant des métaux, je suivrai un ordre un peu différent de celui des métalloïdes. Dans la description de ces derniers, j*ai mentionné à part leurs oxydes , acides et sul6des , afin d'offrir Toccasion de se faire une idée générale de ces classes importantes de composés. Dans la description des métaux, au contraire, je réunis à Vhistoire de chaque métal celle des combinaisons qu'il peut former avec les métalloïdes , aussi bien qu avec les métaux qui le procèdent dans la série établie.
Dans le tome r% page 177 , j ai déjà fait ressortir les difficultés qu on rencontre , lorsqu'on essaye de tracer une ligne de dé« marcation entre les métalloïdes et les métaux, et jai montré qu'il n'y a pas de propriétés qui caractérisent exclusivement les métaux, Cest ce qui fait qu'un auteur compte au nombre des métaux tel ou tel corps qu'un autre place parmi les métalloïdes , et que la chose la plus simple serait peut-être de comprendre aussi dans la classe des métalloïdes les éléments qui, dans ce qtii Ta «mv^v^sont énumérés parmi ce qui s'appelle les métaux électronégatifs •'^Ou aurait ainsi un fond de classification naturel et déterminé.
Les corps décrits ici sous le nom de métaux, je les ai dtirisés en trois groupes : i*" les métaux alcalins et terreux^ c'est-à-dire, les métaux dont les oxydes sont appelés alcalis ou tertres; ce groupe comprend les treize métaux suivants : potassiusi^ sodium, lithium^ amofionium, baryum, strontium, calcium, magnésium , aluminiuai , glucynium (béryllium) , yttrium , zirconium et thorium ; II. J
a METAUX.
2° les métatix électronégatifs dont les composés oxygénés sont préférablement acides. Ils sont au nombre de dix : sélénium , tellure, arsenic, antimoine, chrome, vanadium, molybdène, tungstène (wolfram), tantale et titane; 3° les métaux propres ^ dont les oxydes constituent de préfSreAce des bases plus où moins fortes. Ils se distingtient p&r leuk* p6idë ^écifique consîdérïible , qui , avant la découverte des métaux alcalins, était regardé comme la propriété la plus caractéristique des métaux. Ils sont au nombre de vingt-deux : or-, platine, iridium, osmium, rhodium , palladium, argent, mercure, cuivre, bismuth, étain, plomb, cadmium, zinc, nickel , cobalt , fer , manganèse, urane, cérium, lanthane et didyme.
Cet arrangement est fondé sur ce que ces corps peuvent être ainsi décrits avec plus de commodité. Avant tout, le jeune chimiste doit apprendre à connaître les métaux qui forment les alca- \\% I car, dans presque toutes les expériehces ichimique^, ils jouent iin rôi« important bt indispensable, et , par cette raison, ils %ont dhi doknaïAe des €ot*ps qui doivent être connus presque le^ premiers de tous.
Les qualités physiques que l'on considère en général comme dès caractères distinctifs des métaux , sont les suivantes :
i"" Ijopacîtéy tant à Vétat liquide qu*à lëtat solide. Uhe feuille d argent de |^,Jq^^q de ligne d'épaisseur ne laisse pas passer un seul rayon de lumière. Cependant, cette propriété n*est point absolue; car vihe feuille d'or épaisse de -^^ de pouce paraît vèrtë quand on la regarde par transparence ; ce qui n aurait pas Ireü si !e^ rayons verts de la lumière ne pouvaient point la traverser.
a"* Leciat ihétttllique. Cette propriété dépend de Toplacité des métaux , qui lait que la lumière est réfléchie par leur Isiirßicb p\\ï& Gompiétement qu elle ne Test par celle d'autres cok^s. Cependant les niécaiixji'e& jouissent pas tous au ménie degré. Famfi les métaux ordinaires ; (e plaùne est celui qui a lie plus d'éclat. Viennent ensuite, d'âpres les-eicpériences dé Leslie^ l'acier, l'argent, le hiercure^ lor, te cuivre, 1 etain et le plomb.
3** häfusiMüe. Tens les métaux peuvent être fondus. I%ins cet *état, ils conservent leur opacité; mais ils exigent, pour se liquéfier, des températures tellement inégales, que, tandis que le mercure Sß liquéfiie à — 33 degrés, le platine exige, pour entrer en fusion, le» plus iiaùt dejgré de chaleur ^aé noté puiasions produü^
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par le chalumeau à gaz oxygène, ou au foyer d'un miroir propre aux effets de combustion. Le fer et le platine se ramollissent avant de se tondre, ce qui permet de les braser. Presque tous les métaux prennent une forme cristalline régulière, quand ils passent lentement et sans trouble de l'état liquide à Tétat solide. Le meilleur moyen pour mettre cette cristallisation en évidence, consiste a décomposer des dissolutions métalliques étendues par Faction d'une faible pile électrique. Le métal se dépose en Cristaux brillants sur le conducteur négatif. Oii aperçoit souvent cette texture cristalline en attaquant légèrement, par un acide faible, la surface d*un métal refroidi après avoir été fondu, mais qui n'a été soumis ni au marteau ni au laminoir; Tacide dissout seulement la couche extérieure, celle qui s'était solidifiée la première, et met à nu la texture cristalline. Quelques métaux se volatilisent à une légère chaleur; d'autres exigent, au contraire, un feu violent; et les plus refractaires , Vor et le platine, par exemple, ne peuvent être volatilisés qu'au foyer de grands miroirs ardents.
4° *Le poids et la densité. Le poids spécifique supérieur à celui des autres corps était considéré autrefois comme un des principaux caractères distinctifs des métaux, dont, avant la décompositiou des alcalis, on ne connaissait aucun qui ne fût au moins six fob plus pesant que Veau ; mais les radicaux métalliques de la plupart des alcalis et des terres sont beaucoup plus légers que ce liquide. Le potassium, par exemple, surnage Teau et l'eau-de-vic ordinaire. Une grande densité ne peut donc plus être mise au nombre des caractères des métaux , puisque cette classe renferme des corps plus légers que l'eau , comme le potassium , et d'autres dix-neuf à vingt et une fois plus pesants qu'elle, comme l'or et le platine.
5" La propriété d^être meilleurs conducteurs du calorique et de T électricité que les autres corps ^ est un des caractères les plus allant» des métaux. Certains corps combustibles non métalliques, le charbon, par exemple, sont conducteurs de l'électricité, tïUiis très-mauvais conducteurs du calorique ; d'autres, tels que le soufre, ne sont conducteurs ni de Tune, ni de l'autre. Les métaux se rapprochent tellement entre eux relativement à leur faculté conductrice de Vélectricité^ qu'on a eu beaucoup de peine a découvrir entre eux des différences sensibles. Ils surpassent sous ce rapport tellemeht les autres corps, que, par exemple, un cy-
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lindre d'eau long d*un pouce oppose, suivant Cavendish^ autant de re'sistance à réiectricîté qu un cylindre en fer de même épais« seur, ayant quatre cents millions de pouces de longueur. Le charbon lui-même, d'après Davy^ résiste plusieurs milliers de fois plus au passage de Télectricité que le fer et le platine, qui, de tous les métaux, sont cependant les plus mauvais conducieurs de ce fluide. Chiidren a conclu de quelques expériences faites avec une très-grande pile électrique, que la propriété conductrice de Télectricité se comporte à peu près , dans les métaux, comme leur faculté conductrice du calorique. Nous avons vu que rélectriciié , en se déchargeant, ne produit de la lumière et de la chaleur que quand la masse du corps conducteur est trop peu considérable, et que ce corps met ainsi obstacle à son passage. Par conséquent, si deux fils de métaux différents, mais d'égale grosseur, sont échauffés à des degrés différents par la décharge d'une même quantité d'électricité, il semble résulter de là que le métal qui s'échauffe le plus est moins bon conducteur que lautre. Chiidren croit avoir trouvé que les métaux suivants doivent, par rapport à leur faculté conductrice de l'électricité, être classés dans l'ordre suivant : argent, xinc, or et cuivre. H, Dai/y a remarqué que celte faculté change avec la température, dont l'élévation la diminue et l'abaissement Taugmente. Lorsque, par exemple, un fil métaUique rougit à lair , par la décharge d'une forte pile électrique , il ne peut plus décharger toute la masse d'électricité contenue dans cette pile; si on le fait ensuite passer à travers de l'huile, de l'alcool, de l'eau, en un mot, à travers un milieu capable de le refroidir, il cesse d'être rouge, et décharge alors complètement la pile. Dm^jr explique par là une expérience fort intéressante qu'il a faite : On place dans un circuit électrique un fil de platine long de quatre à six pouces, et assez mince pour que l'électricité qui le traverse le fasse rougir dans toute sa longueur; on en expose alors une partie à la (lanimc d'une lampe à esprit-de-vin, de manière à la porter au rouge blanc : à l'instant même, le reste du fil se refroidit jusqu au-dessous de la température du rouge visible. Si, au contraire , on applique un morceau de glace à un point quelconque du fil rouge, ou qu'on y dirige un courant d'air froi4> toutes les autres parties de ce fil deviennent instantanément beaucoup plus chaudes , et passent du rouge incandescent au rouge blanc. Pour déterminer la différence de la faculté conductrice de quelques
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métaux, Da^t* prit des fils de mêmes dimensions, et chercha combien de couples d'une forte pile électrique ils pouvaient décharger, de manière à ne produire aucun effet sensible dans un appareil propre à décomposer leau. Il trouva que le fer en pouvait décharger complètement six, le platine onze, Tétain douze, le cuiv#e et le plomb cinquante-six, et l'argent soixante-cinq; ce' qui permet d'établir Vordre dans lequel ils conduisent Télectricité. Mais la chaleur excitée dans les mauvais, conducteurs ne permet pas de calculer exactement la faculté conductrice relative. Davy a trouvé, en outre, que dans chaque métal cette faculté est proportionnelle à la masse du métal, mais qu elle ne Test point à sa surface, et qu'elle est en raison inverse de la longueur du morceau servant de conducteur. Ainsi , par exemple, lorsqu'un fil de platine épais de ^ de pouce , et long de six pouces, déchargeait dix couples de plaques, vingt couples étaient déchargées par un fil long de trois pouces et ayant la même épaisseur. Si une certaine longueur d*un fil métallique décharge un certain nombre de couples d'une pile électrique , un fil de même longueur, mais six fois plus pesant, ou, ce qui revient au même, six de ces fils, en déchargeront un nombre six fois plus considérable. Daujrsi essayé de déduire de ces faits une autre méthode pour découvrir les différences dans la faculté conductrice dé lelectricité de divers métaux : il a pris pour cela des fils métalliques de même épaisseur, et mesuré la longueur de chacun, qui était strictement nécessaire pour décharger complètement la même pile électrique. De cette manière , il a trouvé les longueurs proportionnelles suivantes :
Argent ; 60
Cuivre 55
Or 40
Plomb 38
Platine 10
Palladium 9
Fer 8
nombres qui expriment par conséquent la faculté conductrice relative de ces métaux.
Becquerel a découvert depuis , par des expériences dans lesquelles il s'est servi, pour mesurer la faculté conductrice de différents corps, d'une aiguille aima laëe renfermée dansun multiplî-
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catcur clectroo\agnétique , qu'il faui, pour que des fils d'un même métal aient la même faculté conductrice , que le rapport de la longueur au diamètre soit le même dans tous; ce qui est précisément , quant au fond, le résultat auquel était arrivé Daifjr. Mais pour ce qui concerne Tinégalité de faculté conductrice, à ^osseur égale des fils de métaux différents, il a obtenu des résultats quji diffèrent de ceux de Davj-y savoir :
Cuivre loo
Or. 9^>6o
Argent 7^,60
Zinc a8,5o
Ftatine i6,4o
Fer iS,8o
ÉtaÎQ i5,5o
Plomb 8^0
Mercure 3^4^
Potassium • i,33
I)*après les expériences de Pouillety la faculté conductrice relative des métaux suivants pour 1 électricité peut être exprimée, par les nombres placés à côté des noms de ces métaux.
Argent (avec 0,01 4 de cuivre). 860
Cuivre ^30
Argent (avec o,oSa de cuivre). 656
Or pur. '. 6a3
Argent (avec o,a de cuivre).. . 56g
Cuivre affiné 224
Laiton i cj[4
Fer 121
Or (à 18 carats) 109
Platine xoo
Au reste, Pelti'er a fait voir que de légères différences dans rétat moléculaire des métaux produisent aussi des différences dans la faculté de conduire Télectricité. Le cuivre est meilleur conducteur après avoir été complètement rougi au feu. L'acier conduit mieux Télectricité avant qu'après la trempe.
Quant à l'inégale faculté des métaux de conduire le calorique, j'en ai déjà parlé à l'article Calorique, {^oy. tome I, page 45.)
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6^ La mnHfiab^lil4^ei la ténacité. Ces propriétés na|>jpartîennent point à tous les ^éraux. (Quelques-uns se brisent soys le marteau et se réduisent en poudre; d^autres sont malléables jusqu'à un certain degré ; mais loj^sque Von continue à les forger^ ils se fendillent: si alors on les fait rougir, oq peut ensuite les forger de nouveau. On attribue ce phénomène à ce que les molécules qui étaient sur le point d'être détachées les unes des autres par Faction du marteau, s'agglutinent de nouveau sous Tinfluence de la chaleur rouge. Pendant qu'on forgç un métal ^ il acquiert plus de clensité^ de là chaleur $e développe, et son poids spécifique augmente. On peut , par certains procédés, forger un clou de fer de manière à le faire rpugir.
Autrefois on partageait les métaux, d'après leur malléabilité, en métaux ffarfnits y qui se laissent forger, el demi-métaux ^ qui se brisent sous le marteau ; mais nous avons changé ces expressions contre celles de malléables et cassants. Les métaux malléables se font remarquer par leur ténacité, qui fait qu'une force très-considérable ^st nécessaire pour séparer, par voie d'arrachement, leurs molécules les unes des autres. A l'égard de la ténacité, ils se rangent dans l'ordre suivant : fer, cuivre, platine, argent, or,étain, zinc, plomb.
*]"* La mollesse. La plupart des, métaui^ sont mous jusqu'à un certain point. Cette propriété , jointe à leur ténacité, explique comment on parvient à les tirer ep fils. C'est à elle au^si qu'ils doivent la faculté de recevoir les impressions d'autres corps plus durs. Cependant, il est des com ppsés métalliques qui ne le cèdent à nul autre corps en dureté; tels sont, par exemple, le carbure de fer (acier, fonte blanche), et le phosphure de cuivre.
Telles sont les propriétés qui constituent les caractères extérieurs ou physiques de tous les métaux.
Les propriétés chimiques qui appartiennent à tous les métaux sont de pouvoir se combiner, i"* avec l'oxygène, 2° avec les corps combustibles non métalliques (métalloïdes) ^S'^ de pouvoir se combiner les uns avec les autres; 4** enfin, de ne pouvoir s'unir à des corps oxydés sans avoir été eux-mêmes préalablement combinés avec de l'oxygène. C'est ce défaut d'affinité entre les métaux et les corps oxydés qui fait que, quand on. fond les premiers dans des creuset sd'argile avec des flux terreux ou avec du verre, ils prennent une surface convexe, ou formen^ des grains arrondis lorsqu'ils
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sont en petite quantité. Mais, avant d approfondir les propriétés chimiques des métaux ^ je dois dire d abord quels sont leurs noms et comment on les divise.
Lorsqu'on eut appris à connaître les radicaux des terres et des alcalis , on crut d'abord devoir les séparer des métaux proprement dits , parce qu'ils sont plus légers et plus combustibles que tous les corps qu*on connaissait jusqu'alors. Mais, malgré les avantages que présenterait une pareille méthode sous le rapport de la commodité, elle ne serait point naturelle appliquée à ces radicaux métalliques. On ne peut donc admettre cette division que pour les différences caractéristiques des métaux oxydés , qu on partage en alcalis , terres et oxydes métalliques. Nous y sommes habittie's, et y renoncer serait plutôt porter le désordre dans la science que d'en rendre l'étude plus facile. Cependant, cette division est purement arbitraire; car il n'y a pas de limite naturelle entre ces trois classes de métaux oxydés. Nous verrons qu'on ne peut point fixer de hgne de démarcation bien précise entre les terres et les alcalis; ce qui a même déterminé quelques chimistes à ranger certaines terres dans le nombre des alcalis. On trouva de même, dans la série suivante, qu'il n'y a point non plus de limite tranchée entre les terres et les oxydes métalliques, par exemple, entre l'alumine, la zircone, l'acide silicique, l'acide tantalique, l'acide titanique, l'oxyde stannique, lacide antimonique, ou entre Talumine, laglucyne, l'ytlria, l'oxyde céreux, l'oxyde plombique. Celui qui connaît déjà les propriétés de ces corps trouvera qu'on passe d'une classe à l'autre par des nuances si peu sensibles , qu'il est impossible d'apercevoir de limite naturelle entre elles.
Nous traiterons ici des métaux dans deux st^ctions, comprenant : I** l'une, les radicaux des alcalis et des terres^ l'autre, les radicaux des oxydes proprement dits et des acides métalliques. Les premiers se distinguent par leur plus grande légèreté. La plupart sont plus légers ou à peine plus pesants que l'eau , et tellement combustibles, qu'ils la décomposent à la température ordinaire de l'air. On leur donne des noms dérivés de ceux de leurs oxydes: potassium^ sodium y lithium y ammonium y harjum^ strontium^ calcium , magnésium , aluminium , glucjrnium , jttrium , zirconium , thorium.
Parmi ces métaux , je décrirai en outre un corps composé qui possède la plupart des propriétés des métaux , et qu'on appelle
