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fusible finement divisé. Il n'est pas indifférent de savoir si l'on a employé à l'état de poudre les constituants mélangés de l'alliage, ou si l'alliage a été préalablement préparé par fusion et puis pulvérisé, ce qui montrerait que l'acte de fusion a produit un changement dans l'arrangement moléculaire c'est là un point sur lequel portent actuellement mes investigations, qui donnent des résultats un peu contradictoires. L'explication de la dépolymérisation des métaux, lorsqu'ils sont unis entre eux, est assez compliquée, mais j'essayerai de vous la donner aussi brièvement que possible. Mazzotto a montré, le premier, qu'il y a aussi abaissement de température, quoique bien moins grand, dans le cas où l'on mélange de l'étain fondu avec du plomb fondu, de sorte que l'abaissement de la température n'est réellement que le fait exclusif de solution des métaux dans le mercure. Un autre pas dans cette voie a été fait par le professeur W. Spring, de Liège, par les résultats qu'il a obtenus en formant les alliages par la compression des poudres de leurs métaux constituants, comme je l'ai montré dans la dernière leçon. Spring a trouvé, en déterminant la quantité de chaleur développée par les alliages de plomb et d'étain à leur refroidissement de l'état de fusion, qu'il se dégage alors plus de chaleur qu'on ne devait s'y attendre d'après les résultats du calcul, et que la différence est si grande qu'on ne peut l'attribuer à des erreurs d'observation, car, dans les chiffres actuels, elle s'élève à plusieurs centaines de calories pour un poids de 100 grammes. Il conclut que lorsque de l'étain fondu est ajouté à du plomb fondu, la constitution atomique des molécules est simplifiée, c'est-à-dire que la dépolymérisation a lieu. Supposons que chaque molécule de plomb fondu contienne un nombre arbitraire d'atomes, soit cinq atomes, et que la molécule d'étain fondu contienne aussi cinq atomes. Si l'on ajoute une molécule de plomb aux trois molécules d'étain, de façon à former l'alliage PbSn3, on aura pour résultat cinq groupes de PbSn3; mais chaque molécule de l'alliage contiendra quatre atomes au lieu de cinq, comme le montre le tracé diagrammatique. Ce
refroidissement de l'état de fusion, qu'il se dégage alors plus de chaleur qu'on ne devait s'y attendre d'après les résultats du calcul, et que la différence est si grande qu'on ne peut l'attribuer à des erreurs d'observation, car, dans les chiffres actuels, elle s'élève à plusieurs centaines de calories pour un poids de 100 grammes. Il conclut que lorsque de l'étain fondu est ajouté à du plomb fondu, la constitution atomique des molécules est simplifiée, c'est-à-dire que la dépolymérisation a lieu. Supposons que chaque molécule de plomb fondu contienne un nombre arbitraire d'atomes, soit cinq atomes, et que la molécule d'étain fondu contienne aussi cinq atomes. Si l'on ajoute une molécule de plomb aux trois molécules d'étain, de façon à former l'alliage PbSn3, on aura pour résultat cinq groupes de PbSn3; mais chaque molécule de l'alliage contiendra quatre atomes au lieu de cinq, comme le montre le tracé diagrammatique. Ce changement moléculaire que j'ai effectué en arrachant en deux les atomes, exige de la chaleur pour opérer le travail de réarrangement dans le mélange fondu des métaux; et, comme cette chaleur est absorbée, il se produit du froid, et il devient donc évident que la théorie et l'expérience conduisent à la fois à l'idée d'un changement moléculaire produit par l'alliage des métaux. [La nature du changement moléculaire ayant pour résultat l'absorption de la chaleur qui accompagne le mélange du plomb et de l'étain fondus, et le dégagement de chaleur qu'on observe lorsque les alliages de ces métaux se solidifient ont été démontrées à l'assemblée au moyen de diagrammes et d'images qu'il serait difficile de décrire ici. Le lecteur devra donc consulter le mémoire déjà cité du professeur Spring. Le sujet se complique par la possibilité d'une combinaison chimique dans le cas de certains alliages tels que PbSn3.] Debray nous a donné le cas d'un alliage dans lequel une simple élévation de température produit un changement allotropique dans les métaux constituants. Il se prépare comme il suit: on mélange 95 parties de zinc par fusion avec 5 parties de rhodium et l'on traite l'alliage avec de l'acide hydrochlorique. qui dissout et
la fois à l'idée d'un changement moléculaire produit par l'alliage des métaux. [La nature du changement moléculaire ayant pour résultat l'absorption de la chaleur qui accompagne le mélange du plomb et de l'étain fondus, et le dégagement de chaleur qu'on observe lorsque les alliages de ces métaux se solidifient ont été démontrées à l'assemblée au moyen de diagrammes et d'images qu'il serait difficile de décrire ici. Le lecteur devra donc consulter le mémoire déjà cité du professeur Spring. Le sujet se complique par la possibilité d'une combinaison chimique dans le cas de certains alliages tels que PbSn3.] Debray nous a donné le cas d'un alliage dans lequel une simple élévation de température produit un changement allotropique dans les métaux constituants. Il se prépare comme il suit: on mélange 95 parties de zinc par fusion avec 5 parties de rhodium et l'on traite l'alliage avec de l'acide hydrochlorique. qui dissout et fait disparaître le gros du zinc, en laissant un riche alliage de zinc-rhodium, qui contient environ 80 pour 100 de rhodium. Lorsqu'on chauffe cet alliage dans le vide à une température de 400° centigrades, une légère explosion a lieu. mais il n'y a pas dégagement de gaz, et l'alliage devient alors insoluble dans l'eau régale qui le dissolvait facilement avant que l'élévation de température eût occasionné son changement d'état. Nous voici donc en présence d'un cas incontestable d'isomérisme dans les alliages, la solution instable, soluble, de l'alliage pouvant passer à la forme insoluble par une élévation comparativement légère de température. Nous avons vu les états allotropiques produits par les métaux lorsqu'ils sont séparés de leurs amalgames, et lorsqu'ils sont unis entre eux, et je vous ai donné la preuve de polymérisation causée par l'acte de l'alliage des métaux. Nous avons justement examiné un cas dans lequel une simple élévation de température suffit pour causer le changement moléculaire dans un alliage. Or, c'est là une base expérimentale ferme pour l'idée qui fut suggérée à Mathiessen, il y a près de trente ans, par une étude de la résistance électrique des alliages solides, que, lorsque les métaux sont unis pour former des
alors insoluble dans l'eau régale qui le dissolvait facilement avant que l'élévation de température eût occasionné son changement d'état. Nous voici donc en présence d'un cas incontestable d'isomérisme dans les alliages, la solution instable, soluble, de l'alliage pouvant passer à la forme insoluble par une élévation comparativement légère de température. Nous avons vu les états allotropiques produits par les métaux lorsqu'ils sont séparés de leurs amalgames, et lorsqu'ils sont unis entre eux, et je vous ai donné la preuve de polymérisation causée par l'acte de l'alliage des métaux. Nous avons justement examiné un cas dans lequel une simple élévation de température suffit pour causer le changement moléculaire dans un alliage. Or, c'est là une base expérimentale ferme pour l'idée qui fut suggérée à Mathiessen, il y a près de trente ans, par une étude de la résistance électrique des alliages solides, que, lorsque les métaux sont unis pour former des alliages, il arrive dans la plupart des cas qu'un métal, et quelquefois les deux métaux, prennent l'état allotropique. Il montra, par exemple, que l'argent possède une conductibilité représentée par 100, et que l'addition d'une petite quantité d'or à l'argent est accompagnée d'un abaissement rapide de son pouvoir conducteur. La conductibilité du cuivre pur peut être représentée par le nombre 98, et elle est grandement diminuée par l'addition d'une petite portion d'étain, comme le montrent les courbes données dans la dernière leçon. Mathiessen fait remarquer que la quantité d'étain est trop faible pour qu'on puisse admettre la formation d'un composé chimique, et conclut de ce fait et d'autres preuves que le passage à un état allotropique peut seul expliquer le résultat. Cela me conduit à parler de l'influence de petites quantités d'un élément sur de fortes masses d'un autre. Est-ce donc donc, après tout, une grande affaire, pourriez-vous me dire; croyez-vous qu'un métal puisse prendre un état allotropique en vertu de la présence d'une petite quantité de matière étrangère qu'il recèle en lui? Une masse est-elle pire ou meilleure, si ses propriétés physiques ou mécaniques sont grandement modifiées? Le câble sous-marin répondra au premier cas. Cela peut paraître étrange; il est
du cuivre pur peut être représentée par le nombre 98, et elle est grandement diminuée par l'addition d'une petite portion d'étain, comme le montrent les courbes données dans la dernière leçon. Mathiessen fait remarquer que la quantité d'étain est trop faible pour qu'on puisse admettre la formation d'un composé chimique, et conclut de ce fait et d'autres preuves que le passage à un état allotropique peut seul expliquer le résultat. Cela me conduit à parler de l'influence de petites quantités d'un élément sur de fortes masses d'un autre. Est-ce donc donc, après tout, une grande affaire, pourriez-vous me dire; croyez-vous qu'un métal puisse prendre un état allotropique en vertu de la présence d'une petite quantité de matière étrangère qu'il recèle en lui? Une masse est-elle pire ou meilleure, si ses propriétés physiques ou mécaniques sont grandement modifiées? Le câble sous-marin répondra au premier cas. Cela peut paraître étrange; il est évident que le succès commercial d'un câble sous-marin tient à la vitesse avec laquelle on peut transmettre des dépêches, et nous avons sur ce point le témoignage de M. Preece, qui nous dit qu'un câble fait avec du cuivre d'aujourd'hui, quand on reconnaît la nécessité d'employer du cuivre pur, transportera deux fois plus de dépêches qu'un câble semblable en cuivre moins pur le faisait en 1858, alors qu'on n'avait pas encore reconnu l'influence des impuretés pour augmenter la résistance électrique. Un mémoire de sir W. Thomson montre combien est importante la pureté du cuivre et combien est obscur le mode d'action de l'impureté. Je crois qu'il suffira de vous dire que la présence de 1/100 pour 100 de bismuth dans le cuivre peut, en réduisant sa conductibilité, être fatale au succès commercial d'un câble. L'influence de petites quantités de matière étrangère est plus marquée dans le cas du fer. L'acier diffère du fer, comme vous le savez, en ce qu'il contient une petite quantité de carbone. Si l'on introduit dans le fer 2/10 pour 100 par poids de carbone, on produit une matière qui sera excellente pour un pont ou une plaque de chaudière, mais qui, façonnée en arme, donnera
deux fois plus de dépêches qu'un câble semblable en cuivre moins pur le faisait en 1858, alors qu'on n'avait pas encore reconnu l'influence des impuretés pour augmenter la résistance électrique. Un mémoire de sir W. Thomson montre combien est importante la pureté du cuivre et combien est obscur le mode d'action de l'impureté. Je crois qu'il suffira de vous dire que la présence de 1/100 pour 100 de bismuth dans le cuivre peut, en réduisant sa conductibilité, être fatale au succès commercial d'un câble. L'influence de petites quantités de matière étrangère est plus marquée dans le cas du fer. L'acier diffère du fer, comme vous le savez, en ce qu'il contient une petite quantité de carbone. Si l'on introduit dans le fer 2/10 pour 100 par poids de carbone, on produit une matière qui sera excellente pour un pont ou une plaque de chaudière, mais qui, façonnée en arme, donnera des résultats absolument défectueux, car celle-ci se courberait comme le ferait une épée mauvaise sur laquelle on exercerait des flexions très modérées. D'un autre côté, si l'on introduit 8/10 pour 100 de carbone, on obtient une matière avec laquelle on peut faire un excellent rasoir, mais qui ne conviendrait nullement pour un rail ou pour la construction d'un pont. J'arrive maintenant à l'or. L'addition de 2/10 pour 100 par poids de bismuth convertirait l'or, au point de vue du monnayage, en une matière détestable qui s'émietterait sous la pression exercée sur le coin. On pourrait multiplier à l'infini des exemples de même nature. Je citerai seulement une constatation de sir Hussey Vivian, qui apprend qu'une millième partie d'antimoine convertit le cuivre de premier choix en un cuivre de la plus mauvaise qualité. Voici un échantillon de l'alliage appelé métal jaune, qui aurait été certainement condamné, parce que sa fracture montre la preuve de la présence de la dix-millième partie d'antimoine qui est reconnue porter préjudice aux propriétés nécessaires pour le travail de l'alliage. Est-il possible d'expliquer de pareils faits? Nous avons vu que des variations comparativement légères dans les conditions extérieures peuvent affecter l'arrangement atomique des métaux et nous devons
pour un rail ou pour la construction d'un pont. J'arrive maintenant à l'or. L'addition de 2/10 pour 100 par poids de bismuth convertirait l'or, au point de vue du monnayage, en une matière détestable qui s'émietterait sous la pression exercée sur le coin. On pourrait multiplier à l'infini des exemples de même nature. Je citerai seulement une constatation de sir Hussey Vivian, qui apprend qu'une millième partie d'antimoine convertit le cuivre de premier choix en un cuivre de la plus mauvaise qualité. Voici un échantillon de l'alliage appelé métal jaune, qui aurait été certainement condamné, parce que sa fracture montre la preuve de la présence de la dix-millième partie d'antimoine qui est reconnue porter préjudice aux propriétés nécessaires pour le travail de l'alliage. Est-il possible d'expliquer de pareils faits? Nous avons vu que des variations comparativement légères dans les conditions extérieures peuvent affecter l'arrangement atomique des métaux et nous devons maintenant déterminer quelles sont les relations qui peuvent exister entre les atomes de la masse métallique et les atomes de l'impureté ajoutée. Premièrement, en ce qui concerne la cohésion d'un métal, on peut rechercher cette propriété soit au moyen de la chaleur, soit en soumettant le métal à un effort mécanique; et, dans une investigation à laquelle j'ai consacré beaucoup de temps, j'ai choisi la ténacité comme étant la propriété à éprouver, dans le but de déterminer l'effet de la matière ajoutée sur un métal ou sur un alliage, lorsqu'on essaye de déchirer en deux le métal dans une machine ordinaire d'essai. Je choisis l'or comme sujet de l'expérience pour les raisons suivantes d'abord, parce que c'est un métal qu'il est possible de purifier à un très haut degré, qu'il n'est pas susceptible de s'oxyder et que l'exactitude des résultats n'est pas affectée par la présence des gaz emprisonnés. L'or le plus pur a une ténacité de sept tonnes par pouce carré et il peut subir un allongement d'environ 25 pour 100 avant de se rompre. L'or étalon qui contient plus de 91 pour 100 d'or, le métal allié étant du cuivre, possède une résistance de traction de dix-huit tonnes
mécanique; et, dans une investigation à laquelle j'ai consacré beaucoup de temps, j'ai choisi la ténacité comme étant la propriété à éprouver, dans le but de déterminer l'effet de la matière ajoutée sur un métal ou sur un alliage, lorsqu'on essaye de déchirer en deux le métal dans une machine ordinaire d'essai. Je choisis l'or comme sujet de l'expérience pour les raisons suivantes d'abord, parce que c'est un métal qu'il est possible de purifier à un très haut degré, qu'il n'est pas susceptible de s'oxyder et que l'exactitude des résultats n'est pas affectée par la présence des gaz emprisonnés. L'or le plus pur a une ténacité de sept tonnes par pouce carré et il peut subir un allongement d'environ 25 pour 100 avant de se rompre. L'or étalon qui contient plus de 91 pour 100 d'or, le métal allié étant du cuivre, possède une résistance de traction de dix-huit tonnes par pouce carré et peut être étirée de 30 pour 100 avant de se rompre; en fait, lorsqu'un éminent ingénieur vit les résultats de ces essais, il exprima son opinion qu'il était possible de faire un excellent canon d'or étalon, si l'on n'avait pas à tenir compte du coût de la matière. Toutefois, si l'on ajoute alors de petites quantités de certains métaux, 1/100, 1/10 ou 2/10 pour 100, la cohésion du métal est réduite d'une façon très remarquable, comme l'a montré Hatchett en 1803. La barre que voici contient 100 souverains (pièce d'or de 98 fr. 21) fondus avec 1/10 pour 100 de plomb; vous voyez que sa cohésion est extrêmement réduite, car elle est aussi cassante que possible. J'ai essayé d'ajouter à l'or pur des métaux et métalloïdes autres que le plomb, en en introduisant dans chaque cas presque jusqu'à 2/10 pour 100 d'aussi purs que possible. Quelques-uns de ces éléments réduisent la ténacité et l'extensibilité de l'or à un degré très bas, tandis que d'autres augmentent l'une de ses propriétés ou les deux à la fois. Je n'essayerai pas de vous donner une explication de ces faits. Depuis 1826, époque à laquelle Gmelin appela l'attention sur les
la matière. Toutefois, si l'on ajoute alors de petites quantités de certains métaux, 1/100, 1/10 ou 2/10 pour 100, la cohésion du métal est réduite d'une façon très remarquable, comme l'a montré Hatchett en 1803. La barre que voici contient 100 souverains (pièce d'or de 98 fr. 21) fondus avec 1/10 pour 100 de plomb; vous voyez que sa cohésion est extrêmement réduite, car elle est aussi cassante que possible. J'ai essayé d'ajouter à l'or pur des métaux et métalloïdes autres que le plomb, en en introduisant dans chaque cas presque jusqu'à 2/10 pour 100 d'aussi purs que possible. Quelques-uns de ces éléments réduisent la ténacité et l'extensibilité de l'or à un degré très bas, tandis que d'autres augmentent l'une de ses propriétés ou les deux à la fois. Je n'essayerai pas de vous donner une explication de ces faits. Depuis 1826, époque à laquelle Gmelin appela l'attention sur les relations entre le poids atomique des éléments qui ont des propriétés semblables, les chimistes se sont activement occupés d'établir les analogies entre les propriétés des éléments et de les arranger systématiquement; le résultat de ces recherches (surtout dû aux travaux de Newlands, Mendeleef et Lothar Meyer) a été la promulgation de la loi périodique. Cette loi établit que les propriétés des éléments sont une fonction périodique de leurs poids atomiques. Lothar Meyer a été plus loin et a montré qu'il existe un rapport remarquable entre les volumes atomiques des éléments. Maintenant, les atomes, pour si petits qu'ils soient, ont cependant un volume, et chaque élément en a un qui lui est propre. On ne peut mesurer absolument le volume atomique, mais on peut obtenir des mesures relatives en prenant des quantités des éléments telles qu'elles soient proportionnelles à leurs poids atomiques et en comparant l'espace occupé par ces quantités. On trouve les volumes atomiques relatifs des éléments en divisant les poids atomiques des éléments par leurs densités. Le poids atomique de l'or est 196.2, et le volume atomique, ce qui signifie en système métrique que 196.2 grammes d'or occupent un espace de 10.2 centimètres cubes. D'autre part, le plomb aurait
de la loi périodique. Cette loi établit que les propriétés des éléments sont une fonction périodique de leurs poids atomiques. Lothar Meyer a été plus loin et a montré qu'il existe un rapport remarquable entre les volumes atomiques des éléments. Maintenant, les atomes, pour si petits qu'ils soient, ont cependant un volume, et chaque élément en a un qui lui est propre. On ne peut mesurer absolument le volume atomique, mais on peut obtenir des mesures relatives en prenant des quantités des éléments telles qu'elles soient proportionnelles à leurs poids atomiques et en comparant l'espace occupé par ces quantités. On trouve les volumes atomiques relatifs des éléments en divisant les poids atomiques des éléments par leurs densités. Le poids atomique de l'or est 196.2, et le volume atomique, ce qui signifie en système métrique que 196.2 grammes d'or occupent un espace de 10.2 centimètres cubes. D'autre part, le plomb aurait le fort volume atomique de 18.1 et le potassium celui de 47.1. Maintenant, voici la question: le pouvoir qu'ont certains éléments de produire la fragilité correspond-il à quelque autre propriété des métaux dont on puisse se servir pour leur classification? Les faits indiqués dans la loi périodique furent, en 1869, représentés graphiquement par Lothar Meyer dans sa courbe bien connue des éléments. Adoptant les poids atomiques et les volumes atomiques comme coordonnées, il montra que les éléments peuvent être arrangés suivant une courbe représentant une série de boucles, dont les points les plus élevés sont occupés par le caesium, le rubidium, le potassium, le sodium et le lithium, tandis que les métaux qui sont le plus utiles pour l'usage industriel occupent les portions inférieures de plusieurs sinuosités. Un examen des résultats que j'ai obtenus jusqu'à présent montre que pas un seul des métaux ou métalloïdes qui ont une place à la base de l'une des boucles de la courbe de Lothar Meyer ne diminue la ténacité de l'or. D'un autre côté, il est clairement démontré que les métaux qui rendent l'or fragile occupent des positions élevées sur la courbe. Cela semblerait montrer qu'il existe quelque relation entre l'influence exercée par
représentés graphiquement par Lothar Meyer dans sa courbe bien connue des éléments. Adoptant les poids atomiques et les volumes atomiques comme coordonnées, il montra que les éléments peuvent être arrangés suivant une courbe représentant une série de boucles, dont les points les plus élevés sont occupés par le caesium, le rubidium, le potassium, le sodium et le lithium, tandis que les métaux qui sont le plus utiles pour l'usage industriel occupent les portions inférieures de plusieurs sinuosités. Un examen des résultats que j'ai obtenus jusqu'à présent montre que pas un seul des métaux ou métalloïdes qui ont une place à la base de l'une des boucles de la courbe de Lothar Meyer ne diminue la ténacité de l'or. D'un autre côté, il est clairement démontré que les métaux qui rendent l'or fragile occupent des positions élevées sur la courbe. Cela semblerait montrer qu'il existe quelque relation entre l'influence exercée par les impuretés métalliques et leurs poids atomiques ou leurs volumes atomiques. Il n'est guère probable qu'elle soit due au poids atomique, parce que le cuivre, avec un poids atomique de 63.2, a presque la même influence sur la ténacité de l'or pur que le rhodium, avec un poids atomique de 104, ou que l'aluminium, dont le poids atomique est de 27.0. Le tableau plus bas, qui comprend les résultats de mes expériences, rendra évident que les métaux qui diminuent la ténacité et l'extensibilité de l'or ont des volumes atomiques élevés, tandis que ceux qui augmentent ces propriétés possèdent ou la même valeur atomique que l'or, ou une valeur inférieure. De plus, l'argent a la même valeur atomique que l'or, 10.2, et sa présence en petites quantités a une très faible influence de manière ou d'autre sur la ténacité ou l'extensibilité de l'or. Plusieurs des éléments dont on a examiné l'action occupent des positions un peu anormales, et la raison en reste à expliquer. J'hésite à vous présenter une théorie mécanique quelconque pour expliquer l'action des éléments, mais il peut être utile de se rapporter aux sphères que voici pour avoir une indication grossière de ce qui peut se passer. Si