Action de certains gaz réducteurs

Nous dirons d’abord un mot de l’action sur le verre, à chaud , de certains corps qui, comme le carbone, l’hydrogène, ne peuvent agir par incorporation.

On a constaté que les agents réducteurs ont la curieuse propriété de changer la coloration du verre, agissant ainsi de façon analogue à la lumière, avec cette seule différence que l’action est beaucoup plus rapide.

Pelouze a reconnu que les métalloïdes : carbone, soufre, sélénium, phosphore, hydrogène, ont une action absolument identique et donnent aux verres blancs du commerce une coloration jaune très prononcée.

Après avoir remarqué, d’une part, que le verre chimiquement pur, exempt de sulfate et d’oxyde de fer, n’est pas influencé par les réducteurs, et, d’autre part, que tous les verres du commerce contiennent en plus ou moins forte proportion, et sous forme d’impuretés, à la fois des sulfates et de l’oxyde de fer, Pelouze est arrivé à conclure que la couleur que prend le verre sous l’influence des métalloïdes est due à une seule et même cause : la réduction du sulfate en sulfure et du peroxyde de fer en protoxyde de fer.

En ce qui concerne le cristal, on sait avec quelle facilité il est coloré en noir par les gaz réducteurs, par suite de la réduction de l’oxyde de plomb et de sa transformation en plomb métallique.

Si, en effet, on expose pendant quelques minutes, dans la flamme du chalumeau, un fragment de verre plombeux, on trouve, après refroidissement, que la surface

est recouverte d’un enduit brillant à reflet métallique.

On a utilisé Faction colorante des réducteurs à la fabrication de certains verres colorés qu’on désigne sous le nom de verres colorés par cémentation.

Si dans une enveloppe absolument close on place des feuilles de verre ordinaire blanc, du commerce, entre lesquelles on interpose une couche de charbon de bois, et qu’ensuite on porte le tout à la température du rouge sombre, et qu’on laisse refroidir lentement, on obtiendra, suivant la durée de l’opération, ou bien du verre jaune dans toute la masse, ou bien des feuilles de verre dont les surfaces seront colorées sur une épaisseur plus ou moins grande, laissant au centre une lame de verre blanc.

Cette action réductrice des métalloïdes sur le verre, que Pelouze a mise si nettement en évidence et à laquelle il a donné sa véritable explication, était connue des verriers du siècle dernier, ainsi qu’on peut le voir par le passage suivant tiré d’un ouvrage sur la verrerie en date de 1752, et ayant pour titre : Manière de donner au cristal de roche sans le fondre une couleur de vipère.

Ce passage est ainsi conçu :

« On prend des morceaux de cristal de roche de différentes grandeurs, on choisit ceux qui sont bien purs et sans aucun défaut, on y joint de l’antimoine et de l’orpiment bien pulvérisés de chacun deux onces, et de sel ammoniac une once ; l’on met ces matières pulvérisées au fond d’un creuset, etl’on arrange pardessus les morceaux de cristal dont on vient de parler. L’on couvre le creuset d’un autre creuset renversé de façon que l’ouverture de l’un soit appliquée à l’ouverture de l’autre; on les lute bien ; après que le lut est séché, on met le tout au milieu de charbons qu’on laisse allumer petit à petit, et d’euxmêmes.

« Le creuset, en commençant à sentir l’action du feu, fumera considérablement; il faut pour cette opération une cheminée fort large; lorsque la fumée s’élèvera, le parti le plus sûr sera de sortir du laboratoire, car cette vapeur est mortelle. Lorsqu’il ne viendra plus de fumée, on laissera le feu s’éteindre de lui-même et le creuset se refroidir; on en ôtera pour lors les morceaux de cristal. Ceux qui seront à la surface du creuset seront de couleur d’or de rubis balais et marqués de différentes couleurs ; ceux qui seront au fond seront pour la plupart de couleur de vipère ou truités ; on pourra polir à la roue et brillanter ces cristaux comme on fait d’autres pierres précieuses. Les autres morceaux de cristal seront fort beaux et feront un bel effet à la vue. Cette opération n’étant ni longue ni coûteuse, on pourra en colorer une bonne quantité : il se trouvera toujours sur le grand nombre quelques morceaux d’une singulière beauté. »

8. — Action de l’air. Irisation. — L’air est par lui-même absolument sans action sur le verre. Les altérations qui se manifestent sur les objets en verre exposés à l’air sont dues, ainsi que nous le verrons plus loin, à la vapeur d’eau et à l’acide carbonique que contient l’air atmosphérique.

Nous dirons, en passant, un mot du phénomène que l’on observe sur les verres anciens enfouis, et auquel on a donné le nom d’irisation.

En examinant des verres anciens décomposés partiellement, on remarque à la surface une substance de nature spéciale, qui se sépare en écailles et dont la composition est différente de celle du verre dont elle provient.

La teneur en silice y est très considérable, tandis qu’on n’y rencontre que très peu d’alcalis.

Frémy et Clémandot ont réussi à reproduire d une manière régulière et à rendre adhérente au verre cette irisation qui lui donne l’aspect de la perle ou de la nacre.

L’opération consiste à soumettre le verre, sous l’influence de la chaleur et de la pression, à l’action de l’eau contenant environ 15 0/0 d’acide chlorhydrique.

Certaines espèces de verre ne se prêtent pas à l’irisation ; d’autre part, les conditions du recuit et de la trempe exercent une influence notable sur la production du phénomène.

On peut encore obtenir l’irisation par un autre procédé que nous décrirons sommairement.

On a à sa disposition deux moufles; dans le premier, on chauffe faiblement les objets à iriser et, quand ils ont atteint la température du rouge sombre, on les introduit dans le second moufle, qui, lui, a été porté à une température très élevée et sur la sole duquel on projette de la poudre d’iris (sel d’étain) jusqu’à ce que l’intérieur du moufle s’emplisse de vapeurs.

Pendant ce temps, le moufle reste ouvert; on le ferme ensuite et on laisse les objets se refroidir lentement. Si la manipulation est bien faite, l’irisation se produit vivement et de façon régulière.

9. — Action de l’eau. — Mises en contact avec de l’eau froide, les surfaces vitreuses ne sont altérées qu’avec une extrême lenteur. Si l’eau est bouillante, l’action est plus rapide et déjà telle qu’il faut s’en préoccuper et en tenir compte dans les recherches chimiques très précises, qui sont exécutées à l’aide de fioles ou vases en verre.

L’expérience a démontré en effet que l’évaporation, à

la température d’ébullition, d’un litre d’eau distillée, dans un vase en verre de Bohême, amène une perte de poids de 14 milligrammes.

Si, au lieu d’agir sur une surface vitreuse, l’eau exerce son action sur de la poudre de verre, on observe une altération très rapide.

Nous indiquerons ici les résultats que nous avons obtenus en opérant, dans ces conditions, sur des verres de composition chimique différente.

Voici comment l’opération a été conduite dans les trois essais que nous avons faits :

Le verre a été porphyrisé autant qu’il a été possible de le faire, puis 5 grammes de chacun des échantillons ont été soumis dans une capsule de platine à l’action d’un litre d’eau distillée dont la température a été constamment maintenue très voisine de 100°. Naturellement cette eau distillée a été essayée et reconnue ne contenir que des traces de matières minérales.

Toute l’eau n’a pas été mise d’un seul coup en contact avec le verre ; on l’introduisait dans la capsule par fractions de 100 centimètres cubes.

On a arrêté l’évaporation quand le volume d’un litre s’est trouvé réduit à 50 centimètres cubes, et on a réglé le feu de manière à obtenir ce résultat en huit heures.

A ce moment on filtrait pour séparer le verre de la partie dissoute. Cette filtration est difficile à mener à bonne fin, car le verre finement porphyrisé traverse facilement les filtres. On n’arrive à s’en débarrasser complètement que par plusieurs filtrations successives.

La liqueur clarifiée était évaporée à sec, et le résidu pesé, après calcination au rouge sombre. Le poids trouvé ne doit pas être considéré comme entièrement composé par les substances enlevées au verre ; il existe en effet

dans le résidu une notable proportion d’acide carbonique (sous forme de carbonates alcalins) dont on ne peut admettre la préexistence dans le verre, du moins dans ceux dont il est question ici, et qui étaient tous trois fabriqués au sulfate.

La présence du carbonate alcalin est due à l’action de l’acide carbonique de l’air sur le silicate alcalin dissous par l’eau; ceci est confirmé par la présence de silice gélatineuse dans le produit des évaporations. A mesure que les liqueurs se concentrent, on voit se former des flocons de silice qui restent sur le filtre et n’entrent pas, par suite, dans le résidu final.

On voit donc qu’il est difficile, sinon impossible, de déterminer exactement le poids de la silice dissoute ; mais ceci n’infirme en rien les résultats, puisqu’on peut connaître exactement la quantité totale d’alcalis qui a été enlevée par l’eau, et que nous donnons ci-dessous en la rapportant à 100 grammes de verre.

Silice

Traces

Chaux

Peroxyde de fer et alumine

Magnésie

Soude

Soude enlevée par l’eau à 100 gr.

de verre !..

Traces

Alumine, fer, chaux enlevés par l’eau à 100 gr. de verre

Nous avons cherché à déterminer la composition du silicate de soude enlevé par l’eau au verre, et nous avons

trouvé, après dosage de la silice gélatineuse, que ce silicate a pour formule : Si033Na0.

Tous les verres, quels qu’ils soient, réduits en poudre fine et abandonnés au contact de l’air, se décomposent lentement en absorbant de l’eau et de l’acide carbonique. Cette absorption d’acide carbonique est parfois si considérable que, si l’on fait agir un acide sur le verre ainsi abandonné à lui-même pendant quelques jours, on croirait opérer sur de la craie.

L’eau chaude sous pression a une action tellement énergique sur le verre qu’elle élimine totalement les bases alcalines.

C’est ainsi que M. Daubrée, en chauffant dans l’eau sous pression à 300° des tubes en verre, les a décomposés et a obtenu une matière fibreuse ayant la composition de la wollastonite (bisilicate de chaux).

10. — Action des solutions salines sur le verre. — La plupart des solutions salines neutres n’agissent sur le verre que par l’eau qui les constitue. Il n’en est plus de même des solutions alcalines ou acides; les premières surtout ont une action corrosive très marquée, elles dissolvent toutes les parties constituantes du verre.

La soude est, de tous les alcalis caustiques, celui dont l’action dissolvante est le plus énergique; après elle vient la lessive potassique, puis l’ammoniaque, et enfin l’eau de baryte.

Les solutions alcalines caustiques très concentrées, agissant à la température ordinaire, attaquent moins le verre que les solutions diluées; pour chacune d’elles en particulier l’attaque est d’autant plus énergique que la température est plus élevée. Il est à remarquer que les

solutions rendues impures par de faibles quantités de silice semblent avoir plus d’action.

Les carbonates alcalins dissous attaquent plus fortetement le verre que l’eau, meme en solutions très concentrées. Le carbonate de soude est plus corrosif que le carbonate de potasse.

Une solution chaude de sulfate de chaux décompose très rapidement le verre en donnant naissance à du sulfate de soude. D’une manière générale, on a reconnu que les sels les plus actifs sont ceux dont l’acide forme avec la chaux des sels insolubles.

Cette action des solutions salines a été étudiée avec le plus grand soin, car elle présente le plus haut intérêt pour la fabrication des récipients en verre, des bouteilles, etc.

Les boissons, vin et cidre, ne sont en effet autre chose que des dissolutions étendues, il est vrai, mais cependant encore assez chargées de sels divers parmi lesquels dominent les sels de potasse : sulfates, tartrates, etc., dont l’action sur le verre est notable.