ACTION DES AGENTS PHYSIQUES ET CHIMIQUES SUR LE VERRE

§ 1. — Agents physiques

1. — Action de la lumière. — On a depuis longtemps constaté que le verre change de coloration par une longue exposition à la lumière.

L’étude la plus complète se rapportant à ce sujet a été faite par M. Gartield, de Boston, qui, en 1863, commença une série de nombreux essais qui se sont poursuivis pendant de longues années.

Les expériences de M. Garfield ont porté sur un nombre considérable de verres de toutes provenances et de toutes formes: elles s’appliquaient aussi bien aux verres non colorés qu’aux verres de couleur, c’est-à-dire colorés dans leur masse.

11 prit pour champ d’expériences la toiture à châssis vitré de son habitation. Cette toiture, vaste plate-forme exposée toute l’année aux rayons solaires comme aux

intempéries, était parfaitement disposée pour ces observations.

M. Garfield a constaté les transitions de teintes suivantes :

Verres incolores :

1° Du blanc au jaunâtre ;

2° Du verdâtre au vert jaunâtre ;

3° Des teintes jaune, brun et verdâtre à diverses teintes de pourpre ;

4° Du blanc verdâtre au bleuâtre ;

5° Du bleuâtre à une teinte plus foncée de la même couleur.

Les verres non recuits ou trempés peuvent, comme les verres recuits, changer de coloration.

Le cristal ou verre à base de plomb est le seul dont la coloration ne soit pas modifiée.

Verres colorés dans la masse :

Les verres colorés dans leur masse par une des couleurs franches du spectre ne sont pas influencés par la lumière, à l’exception toutefois du violet qui est rendu un peu plus sombre.

Par contre :

1° Les teintes brunâtres deviennent couleur chair;

2° La couleur chair passe aux teintes pourpre ou violet ;

3° L’ambre, l’olive et le pourpre prennent des teintes plus foncées des mêmes couleurs.

Il est à remarquer que les verres dont la coloration a été ainsi modifiée par une longue exposition à l’air et au soleil redeviennent incolores ou reprennent leur couleur primitive, si on les porte pendant quelque temps à la température du rouge sombre.

Une seconde exposition à la lumière produit une

seconde coloration semblable à la première, et la chaleur rouge la fait encore disparaître.

Ces phénomènes se reproduisent indéfiniment.

La possibilité de reproduire successivement et sans limite ces faits curieux de coloration et de décoloration successives constitue assurément un des points les plus curieux et les plus intéressants de l’histoire du verre.

L’explication de ces phénomènes a été donnée par Pelouze, le savant chimiste et éminent verrier, qui, bien avant les essais de M. Garficld, avait été frappé de ces variations de teinte du verre sous l’action de la lumière.

Nous n’entrerons pas ici dans le détail des expériences sur lesquelles Pelouze a appuyé ses conclusions ; nous nous contenterons de rappeler que ces expériences ont établi de façon irréfutable que :

1° Le verre préparé avec des matières chimiquement pures ne subit pas de changement de teinte ;

2° A poids égal de métal, le peroxyde de fer colore moins le verre que le protoxyde, et la coloration jaune qui se manifeste sous l’action solaire est infiniment plus intense que celle qui pourrait être produite par le fer contenu dans le même verre, en le supposant tout entier peroxydé ;

3° Il suffit d’une trace pour ainsi dire impondérable de sulfure pour colorer le verre en jaune.

S’appuyant sur ces faits d’expérience et sur la constatation que dans tous les verres du commerce on trouve simultanément du protoxyde de fer et du sulfate de soude, Pelouze a été amené à conclure que la lumière provoque entre ces matières une réaction d’où résultent du peroxyde de fer et du sulfure de sodium, double cause de coloration en jaune.

La décoloration par la chaleur d’un verre ainsi jauni au

soleil s’explique par ce fait que le fer, étant peroxydé, se trouve par conséquent propre à changer le sulfure en sulfate.

Nous venons de dire que le protoxyde de fer avait une puissance de coloration de beaucoup supérieure à celle du peroxyde. Cette circonstance est connue depuis longtemps des verriers à vitres ; aussi, quand une composition fournit un verre d’une nuance trop foncée pour être accep labié par le commerce, y ajoutent-ils du « savon des verriers », c’est-à-dire du bioxyde de manganèse en quantité calculée de telle manière que tout le fer passe au maximum et qu’il y ait un léger excès de bioxyde de manganèse.

Ce dernier donnant par lui-même au verre une coloration violette complémentaire de la coloration jaune donnée par le peroxyde de fer, les deux teintes se neutralisent, et il en résulte un verre incolore.

Malheureusement cette décoloration n’est pas de longue durée. En effet, lorsque la lumière vient frapper ce verre, elle exerce une action réductrice sur l’oxyde le moins chargé d’oxygène, celui qui est en moindre proportion, et l’oxyde opposé profite de cette élimination pour se peroxyder; de là certaines colorations tantôt jaunâtres, tantôt verdâtres, dans des échantillons de même provenance. Ces inconvénients, qui avaient une certaine gravité dans l’emploi du verre à la photographie, ont amené presque tous les verriers à renoncer à l’emploi du bioxyde de manganèse et à rechercher la blancheur par l’emploi de matières premières pures.

Nous rappellerons ici combien cette action de la lumière a causé d’ennuis aux verriers du commencement de ce siècle, qui cherchaient vainement à reproduire les vitraux anciens.

Plus heureux que leurs aînés, nos verriers actuels connaissent la véritable cause de ces belles teintes fondues et veloutées; ils disposent, en outre, de moyens qui faisaient défaut h leurs prédécesseurs : ils ont en effet le secours de l’analyse chimique et, d’autre part, mettant à profit l’expérience acquise, ils peuvent éviter touttfitonnement en faisant renaître sous l’action de la chaleur la couleur primitive du verre qu’ils veulent reproduire.

Athermanisme du verre. — On sait que toute source incandescente émet deux sortes de radiations lumineuses et calorifiques. On a cherché souvent, et il y a intérêt à trouver dans bien des cas, le moyen d’absorber les radiations calorifiques, tout en laissant passer les radiations lumineuses.

On s’est servi à cet effet d’une solution d’alun, qui passe pour absorber toute la partie obscure du spectre ; on a reconnu depuis que la réputation de ce liquide était usurpée et que l’eau pure était un absorbant au moins aussi efficace.

En ce qui concerne les verres, il y avait lieu de rechercher si certaines colorations obtenues par l’introduction d’oxydes métalliques dans leur composition ne produiraient pas l’effet désiré ; on pouvait se demander en même temps si la composition d’un verre même non coloré, suivant la nature des éléments composants ou suivant leurs proportions, ne posséderait pas à un degré plus ou moins élevé cette propriété intéressante.

Les verres colorés par l’oxyde d’urane à faible dose (1 0/0), donnant par suite une coloration peu intense à l’épaisseur à laquelle sont travaillés les verres pour la lunetterie, ont été regardés comme absolument efficaces et propres à protéger, par exemple, les yeux des explorateurs

appelés à voyager pendant de longues heures au milieu des sables brûlants du désert.

Les expériences directes entreprises par nous n’oni pas confirmé l’existence de cette propriété, même sous une épaisseur plus grande que celle adoptée pour la lunetterie.

M. Zsigmondy a, dans un travail récent, repris la question au point de vue de l’influence de la composition élémentaire du verre et, se basant sur les propriétés que possédaient soi-disant les solutions d’alun dont il a été déjà parlé, il a cherché si l’introduction de l’alumine dans le verre ne produirait pas un effet analogue; les résultats qu’il a obtenus semblaient confirmer cette présomption, quand il s’est aperçu que le fer, dont il est si difficile d’éviter la présence dans les compositions vitrifiables, paraissait avoir une influence considérable et que, en réalité, les résultats intéressants obtenus étaient dus à la présence de ce dernier métal. Ils ont été corroborés par les observations faites ultérieurement par lui sur les sels de fer doubles, presque incolores, tels que le sulfate ferroammoniacal, d’après lesquelles le pouvoir absorbant ainsi donné ne dépend que de la quantité de fer en solution et nullement du corps auquel il est combiné.

Le tableau suivant indique la proportion de chaleur émanée d’une lampe d’Argand dont les rayons traversent une cuve remplie d’eau de diverses solutions de sel de fer.

D’après le même expérimentateur, les verres contenant du sesquioxyde de fer seraient encore plus athermanes que les solutions de sels ferreux; ainsi, tandis que, sous une épaisseur de 7 à 8 millimètres, le verre à miroir laisse passer plus de 60 0/0 de la radiation d’une lampe d’Argand, un crown contenant 10/0 de sesquioxyde de fer

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arrêterait 99,3 0/0 de la radiation, et l’on ne constaterait aucune chaleur appréciable derrière un écran de 8 millimètres formé du même verre, contenant 2 0/0 du même oxyde.

TRNEUR EN FER 0/0