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des cas qu'il cite comme exemple, ajoute, dans les observations qui suivent: « Alors que le cuivre et l'argent, et le cuivre et l'or se dissolvent les uns les autres très facilement, le cuivre ne peut être séparé du fer par les moyens de l'or ou de l'argent » l'auteur ayant probablement dans l'esprit une réaction qui permette à l'argent de se séparer de l'or par l'action du soufre et du fer. Il montre en outre clairement que, par rapport à la solution des métaux en un triple alliage, il a entendu la possibilité de la division d'un métal entre deux autres métaux agissant comme dissolvants. Les propriétés mécaniques des alliages ont été étudiées, comme je l'ai dit, par Musschenbrock qui lit, dans la première partie du dix-huitième siècle, des expériences sur la résistance à la tension des métaux et des alliages. Il a écrit sur « l'absolue cohésion par laquelle un corps résiste à la fracture lorsqu'il subit une force de tirage agissant suivant sa longueur », et il donne la ténacité de plusieurs métaux et des alliages, cuivre et étain. Il montre l'importance d'un tel travail si clairement qu'on est étonné de voir combien a été lent depuis cette époque le développement de l'essai mécanique des métaux. Achard, dont les recherches ont été publiées en 1784, a fait une série très étendue d'expériences sur les alliages multiples et sur ceux de métaux simples. Il a constaté que les conductibilités relatives des substances pour la chaleur et l'électricité ont des rapports étroits. Il a imaginé un moyen pour la vérification expérimentale de ce fait, et, comme il comprenait les alliages dans ses recherches, on peut justement dire qu'il a tracé la voie à suivre pour arriver à l'importante généralisation, faite par Wiedemann et Franz en 1853-59, qu'on peut ranger dans le même ordre les alliages en ce qui concerne leur pouvoir de conduire la chaleur et l'électricité. Jusqu'au dix-huitième siècle, on reconnaissait à peine la nécessité d'avoir des métaux purs lorsqu'on les unissait entre eux, et Duhamel, qui rédigea l'article sur les alliages dans l'Encyclopédie méthodique, en 1792, paraît
cette époque le développement de l'essai mécanique des métaux. Achard, dont les recherches ont été publiées en 1784, a fait une série très étendue d'expériences sur les alliages multiples et sur ceux de métaux simples. Il a constaté que les conductibilités relatives des substances pour la chaleur et l'électricité ont des rapports étroits. Il a imaginé un moyen pour la vérification expérimentale de ce fait, et, comme il comprenait les alliages dans ses recherches, on peut justement dire qu'il a tracé la voie à suivre pour arriver à l'importante généralisation, faite par Wiedemann et Franz en 1853-59, qu'on peut ranger dans le même ordre les alliages en ce qui concerne leur pouvoir de conduire la chaleur et l'électricité. Jusqu'au dix-huitième siècle, on reconnaissait à peine la nécessité d'avoir des métaux purs lorsqu'on les unissait entre eux, et Duhamel, qui rédigea l'article sur les alliages dans l'Encyclopédie méthodique, en 1792, paraît avoir été le premier écrivain qui ait insisté sur la nécessité de faire des expériences exactes sur les alliages avec des métaux possédant une grande pureté et à effectuer leur union par la chaleur en vases clos. Il constatait de plus que jusqu'à son époque aucun chimiste n'avait pris ces précautions et il est certain que, dans quelques expériences modernes, elles ont été négligées. Dans la première partie du dix-neuvième siècle, les recherches sur les alliages devinrent plus nombreuses; elles furent entreprises surtout dans le but de vérifier l'effet de la densité des métaux produit par leur association, et de déterminer celui d'un refroidissement lent sur les alliages avec des fusions à températures basses. C'est sur ces questions que portent les travaux d'Ermann en 1827 et de Rudberg en 1830-31. Ermann appelle l'attention sur la manière d'être particulière des alliages de plomb et d'étain lorsqu'ils sont solides. Rudberg a étudié les anomalies qui se montrent dans ces alliages lorsqu'ils sont à l'état liquide. Regnault a démontré que les chaleurs spécifiques de certains alliages fusibles se rapprochent bien plus de 100° que la chaleur spécifique moyenne de leurs constituants, et ce fait semblerait, suivant Spring, avoir conduit Person à entreprendre des
précautions et il est certain que, dans quelques expériences modernes, elles ont été négligées. Dans la première partie du dix-neuvième siècle, les recherches sur les alliages devinrent plus nombreuses; elles furent entreprises surtout dans le but de vérifier l'effet de la densité des métaux produit par leur association, et de déterminer celui d'un refroidissement lent sur les alliages avec des fusions à températures basses. C'est sur ces questions que portent les travaux d'Ermann en 1827 et de Rudberg en 1830-31. Ermann appelle l'attention sur la manière d'être particulière des alliages de plomb et d'étain lorsqu'ils sont solides. Rudberg a étudié les anomalies qui se montrent dans ces alliages lorsqu'ils sont à l'état liquide. Regnault a démontré que les chaleurs spécifiques de certains alliages fusibles se rapprochent bien plus de 100° que la chaleur spécifique moyenne de leurs constituants, et ce fait semblerait, suivant Spring, avoir conduit Person à entreprendre des recherches sur la chaleur latente des alliages et sur leurs chaleurs spécifiques. Le plus grand travail qui ait été fait sur les alliages dans la première moitié de ce siècle est incontestablement celui de Matthiessen, qui étudia la résistance électrique des métaux et des alliages et qui fut conduit à la conclusion que dans la plupart des cas les métaux se montrent comme des modifications allotropiques, c'est-à-dire sous des formes différentes de celles sous lesquelles on les connaît ordinairement. Il n'est pas facile de rechercher la constitution moléculaire des alliages, mais on peut recueillir des renseignements sur elle de la manière suivante 1° En comparant les propriétés d'un alliage avec celles de ses métaux constituants; 2° En étudiant la manière d'être des alliages lorsqu'ils passent de l'état liquide à l'état solide et inversement de l'état solide à l'état liquide; 3° En déterminant les constantes physiques des alliages solides, telles que leur poids spécifique, leur chaleur spécifique, leur résistance électrique, leur force électro-motrice, et leurs propriétés mécaniques, comme leur ténacité et leur extensibilité. Il faut d'abord considérer les méthodes par lesquelles on produit les alliages, car l'union des métaux peut s'effectuer de trois manières 1° Par fusion, c'est-à-dire en produisant l'association
la conclusion que dans la plupart des cas les métaux se montrent comme des modifications allotropiques, c'est-à-dire sous des formes différentes de celles sous lesquelles on les connaît ordinairement. Il n'est pas facile de rechercher la constitution moléculaire des alliages, mais on peut recueillir des renseignements sur elle de la manière suivante 1° En comparant les propriétés d'un alliage avec celles de ses métaux constituants; 2° En étudiant la manière d'être des alliages lorsqu'ils passent de l'état liquide à l'état solide et inversement de l'état solide à l'état liquide; 3° En déterminant les constantes physiques des alliages solides, telles que leur poids spécifique, leur chaleur spécifique, leur résistance électrique, leur force électro-motrice, et leurs propriétés mécaniques, comme leur ténacité et leur extensibilité. Il faut d'abord considérer les méthodes par lesquelles on produit les alliages, car l'union des métaux peut s'effectuer de trois manières 1° Par fusion, c'est-à-dire en produisant l'association des métaux en les fondant ensemble; 2° Par la compression des poudres des métaux constituants; 3° Par dépôt électrique. La première méthode, par fusion, est celle qui est le plus ordinairement adoptée. On fait fondre un des métaux et on lui ajoute l'autre, quelquefois à l'état fluide, mais souvent à l'état solide. Dans l'expérience, maintenant en progrès, nous emprunterons un simple cas, celui de fondre l'étain et de lui ajouter de l'arsenic, mais en petite quantité; et le produit, l'alliage, aura des propriétés très différentes de celles que possèdent les métaux constituants. Sa cassure ressemble à celle du zinc, et diffère autant que possible de celle de l'étain ou de l'arsenic. Chaque métal a, naturellement, un point de fusion défini, mais, à part la chaleur initiale exigée pour fondre un métal, on observe que l'union des métaux est quelquefois accompagnée d'un dégagement, et quelquefois d'une absorption de chaleur. Les métaux suivants dégagent de la chaleur dans leur union aluminium et cuivre, platine et étain, arsenic et antimoine, bismuth et plomb, or et étain tout juste fondu; tandis que, d'un autre côté, le plomb et l'étain absorbent de la chaleur, c'est-à-dire produisent du froid lorsque s'opère leur union. Dans le cas
l'état solide. Dans l'expérience, maintenant en progrès, nous emprunterons un simple cas, celui de fondre l'étain et de lui ajouter de l'arsenic, mais en petite quantité; et le produit, l'alliage, aura des propriétés très différentes de celles que possèdent les métaux constituants. Sa cassure ressemble à celle du zinc, et diffère autant que possible de celle de l'étain ou de l'arsenic. Chaque métal a, naturellement, un point de fusion défini, mais, à part la chaleur initiale exigée pour fondre un métal, on observe que l'union des métaux est quelquefois accompagnée d'un dégagement, et quelquefois d'une absorption de chaleur. Les métaux suivants dégagent de la chaleur dans leur union aluminium et cuivre, platine et étain, arsenic et antimoine, bismuth et plomb, or et étain tout juste fondu; tandis que, d'un autre côté, le plomb et l'étain absorbent de la chaleur, c'est-à-dire produisent du froid lorsque s'opère leur union. Dans le cas de plusieurs métaux, ces effets ne peuvent être démontrés qu'à l'aide d'instruments délicats. J'en choisis un, néanmoins, dans lequel l'union des métaux est accompagnée d'un abaissement considérable de température; c'est une expérience qu'on doit à Mohr, et je vous montrerai plus tard que son explication est très compliquée. On prend de l'étain, du plomb et du bismuth en proportions équivalentes, aussi divisés que possible, et on les mélange avec huit équivalents de mercure aussi rapidement que possible dans des conditions telles que la chaleur ne soit pas communiquée à la mixture par les parois du vase contenant, et l'on trouve que la température tombe de la température ordinaire de la chambre + 17° à – 10° centigrades, de sorte que si l'on plaçait un vase rempli d'eau dans le mélange, cette eau gèlerait. (On fait l'expérience en mélangeant les métaux finement divisés avec du mercure contenu dans un flacon en verre, et celui-ci se trouve immédiatement pris dans la glace formée sur la planche humide qui le supporte.) L'expérience prouve qu'on peut produire un mélange réfrigérant par l'union des métaux, en se servant du mercure comme dissolvant; mais, pour l'instant, je n'ai besoin que de constater le fait. On verra
de l'étain, du plomb et du bismuth en proportions équivalentes, aussi divisés que possible, et on les mélange avec huit équivalents de mercure aussi rapidement que possible dans des conditions telles que la chaleur ne soit pas communiquée à la mixture par les parois du vase contenant, et l'on trouve que la température tombe de la température ordinaire de la chambre + 17° à – 10° centigrades, de sorte que si l'on plaçait un vase rempli d'eau dans le mélange, cette eau gèlerait. (On fait l'expérience en mélangeant les métaux finement divisés avec du mercure contenu dans un flacon en verre, et celui-ci se trouve immédiatement pris dans la glace formée sur la planche humide qui le supporte.) L'expérience prouve qu'on peut produire un mélange réfrigérant par l'union des métaux, en se servant du mercure comme dissolvant; mais, pour l'instant, je n'ai besoin que de constater le fait. On verra dans le cours de la prochaine leçon que l'action se porte probablement sur les molécules des métaux, ayant pour résultat une absorption de chaleur, et j'ai mis ici cet exemple sous vos yeux simplement pour vous montrer que l'union des métaux peut être accompagnée de la production du froid. Revenons maintenant à la seconde méthode par laquelle on peut effectuer l'union des métaux, c'est-à-dire à celle qui consiste à comprimer fortement les poudres des métaux constituants. Depuis 1878, les travaux du professeur Walthère Spring, de l'université de Liège, ont été spécialement consacrés à l'étude de l'effet de la compression sur les divers corps. Les particules d'une poudre métallique laissées à elles-mêmes à la pression atmosphérique ordinaire, ne s'uniront pas; mais en augmentant les points de contact dans la poudre, le résultat peut être bien différent. Le professeur Spring a fait ses expériences avec un appareil de compression particulier. La poudre métallique est placée sous un court cylindre d'acier, dans une cavité ménagée dans un bloc d'acier divisé verticalement et dont les parties sont maintenues par un collier et placées dans une chambre en métal de canon qu'on peut rendre vide. La pression est appliquée sur une tige métallique traversant le
maintenant à la seconde méthode par laquelle on peut effectuer l'union des métaux, c'est-à-dire à celle qui consiste à comprimer fortement les poudres des métaux constituants. Depuis 1878, les travaux du professeur Walthère Spring, de l'université de Liège, ont été spécialement consacrés à l'étude de l'effet de la compression sur les divers corps. Les particules d'une poudre métallique laissées à elles-mêmes à la pression atmosphérique ordinaire, ne s'uniront pas; mais en augmentant les points de contact dans la poudre, le résultat peut être bien différent. Le professeur Spring a fait ses expériences avec un appareil de compression particulier. La poudre métallique est placée sous un court cylindre d'acier, dans une cavité ménagée dans un bloc d'acier divisé verticalement et dont les parties sont maintenues par un collier et placées dans une chambre en métal de canon qu'on peut rendre vide. La pression est appliquée sur une tige métallique traversant le stuffing-box. Sous une pression de 2,000 atmosphères sur le piston ou 13 tonnes par pouce carré, le plomb, sous forme de limaille, est comprimé en un bloc solide dans lequel il est impossible de découvrir la moindre trace des grains primitifs. D'autre part, sous une pression de 5,000 atmosphères le plomb ne résiste plus à la pression, il coule comme s'il était liquide à travers toutes les fentes de l'appareil et le piston du compresseur descend jusqu'à la base du trou cylindrique en chassant le plomb devant lui. Les résultats les plus intéressants ont été obtenus par Spring avec les métaux cristallins. Le bismuth, comme je l'ai dit, est cristallin et cassant; sa poudre fine, néanmoins, forme sous une pression de 6,000 atmosphères un bloc très semblable à celui qu'on a produit par fusion; il a une cassure cristalline. L'étain, lorsqu'il est comprimé en poudre, s'unit également, et, si on le fait couler à travers un trou à la base de l'appareil de compression, il donne un fil qui émet, quoique pas toujours, le cri particulier de l'étain lorsqu'on le courbe. Le tableau suivant montre la quantité de pression nécessaire pour unir les poudres des métals respectifs Tonnes par pouce
plomb ne résiste plus à la pression, il coule comme s'il était liquide à travers toutes les fentes de l'appareil et le piston du compresseur descend jusqu'à la base du trou cylindrique en chassant le plomb devant lui. Les résultats les plus intéressants ont été obtenus par Spring avec les métaux cristallins. Le bismuth, comme je l'ai dit, est cristallin et cassant; sa poudre fine, néanmoins, forme sous une pression de 6,000 atmosphères un bloc très semblable à celui qu'on a produit par fusion; il a une cassure cristalline. L'étain, lorsqu'il est comprimé en poudre, s'unit également, et, si on le fait couler à travers un trou à la base de l'appareil de compression, il donne un fil qui émet, quoique pas toujours, le cri particulier de l'étain lorsqu'on le courbe. Le tableau suivant montre la quantité de pression nécessaire pour unir les poudres des métals respectifs Tonnes par pouce carré. Plomb s'unit à 13 Étain id. 19 Zinc id. 38 Aluminium id 38 Bismuth id. 38 Cuivre id. 33 Plomb coule à 33 Étain id. 47 Nous savons que des combinaisons se produisent lorsque certains corps en solution sont soumis à leur action réciproque. Mais se combinent-ils à l'état solide ? L'aphorisme alchimique que les corps ne réagissent que lorsqu'ils sont en dissolution est-il vrai ? L'expérience prouve que cette dissolution n'est pas nécessaire. Voici deux sels anhydres iodure de potassium et sublimé corrosif, et ces sels sont également secs. Lorsqu'on les mélange dans ce mortier, ils s'unissent, comme le démontre l'iodure coloré de vermillon qui est produit. Mais les métaux se combinent-ils en ce sens qu'il y a combinaison chimique analogue à celle qui s'opère entre métaux soumis à leur action réciproque dans les conditions qui prédominent lorsque leurs poudres sont comprimées ? Suivant Mohr, la cohésion est une forme d'affinité chimique et l'expérience que j'ai faite devant vous de congeler de l'eau pendant une amalgamation fournit une excellente preuve en faveur de cette opinion. M. Spring pensa que s'il y avait réellement union entre les particules d'une poudre métallique lorsqu'elle est soumise à une forte pression, il
solide ? L'aphorisme alchimique que les corps ne réagissent que lorsqu'ils sont en dissolution est-il vrai ? L'expérience prouve que cette dissolution n'est pas nécessaire. Voici deux sels anhydres iodure de potassium et sublimé corrosif, et ces sels sont également secs. Lorsqu'on les mélange dans ce mortier, ils s'unissent, comme le démontre l'iodure coloré de vermillon qui est produit. Mais les métaux se combinent-ils en ce sens qu'il y a combinaison chimique analogue à celle qui s'opère entre métaux soumis à leur action réciproque dans les conditions qui prédominent lorsque leurs poudres sont comprimées ? Suivant Mohr, la cohésion est une forme d'affinité chimique et l'expérience que j'ai faite devant vous de congeler de l'eau pendant une amalgamation fournit une excellente preuve en faveur de cette opinion. M. Spring pensa que s'il y avait réellement union entre les particules d'une poudre métallique lorsqu'elle est soumise à une forte pression, il devait être possible de former des alliages en comprimant les poudres des métaux constituants, et fit valoir que la formation des alliages par pression apporterait la preuve la plus concluante qu'il y avait une véritable union entre les particules d'un métal à froid lorsqu'on les met en contact intime. L'expérience a prouvé que ce raisonnement est exact, car, en comprimant à l'état de fine division quinze parties de bismuth, huit parties de plomb, quatre parties d'étain et trois parties de cadmium, on produit un alliage fusible à 400° centigrades. Il est, cependant, nécessaire de comprimer deux fois la poudre mélangée, en tassant et complétant le bloc obtenu par la première compression, parce que le mélange mécanique des métaux constituants n'est pas suffisamment intime pour obtenir un alliage uniforme par une seule compression. L'alliage formé fond dans l'eau bouillante quoique le point de fusion du plus fusible de ses constituants, l'étain, soit de 228° centigrades. La formation du métal fusible par compression me met en présence d'une objection qui est venue à l'esprit de beaucoup d'entre vous. On peut dire que la compression de ces poudres donne lieu à un dégagement de chaleur et que cette chute peut être suffisante pour
a prouvé que ce raisonnement est exact, car, en comprimant à l'état de fine division quinze parties de bismuth, huit parties de plomb, quatre parties d'étain et trois parties de cadmium, on produit un alliage fusible à 400° centigrades. Il est, cependant, nécessaire de comprimer deux fois la poudre mélangée, en tassant et complétant le bloc obtenu par la première compression, parce que le mélange mécanique des métaux constituants n'est pas suffisamment intime pour obtenir un alliage uniforme par une seule compression. L'alliage formé fond dans l'eau bouillante quoique le point de fusion du plus fusible de ses constituants, l'étain, soit de 228° centigrades. La formation du métal fusible par compression me met en présence d'une objection qui est venue à l'esprit de beaucoup d'entre vous. On peut dire que la compression de ces poudres donne lieu à un dégagement de chaleur et que cette chute peut être suffisante pour produire un commencement de fusion des poudres métalliques ou exercer, en tous cas, une influence matérielle sur le résultat obtenu. Le docteur Spring a répondu expérimentalement à cette objection. D'abord la compression est effectuée avec une extrême lenteur et il ne peut donc être aucunement question d'un dégagement soudain de chaleur, comme il arriverait si les poudres étaient comprimées par choc au lieu de l'être par une pression lente, et, pour le dire en un mot, Spring a calculé, étant pris un cas extrême, qu'en admettant que tout le travail fait en comprimant les poudres fût effectivement converti en chaleur, celle-ci ne pourrait que chauffer un cylindre de 10 millimètres de hauteur sur 8 millimètres de diamètre (dimensions du cylindre existant dans son appareil) à 40,64° centigrades. Pour donner à son opinion l'appui d'une preuve expérimentale directe, Spring, prit le corps organique la phorone, substance dure cristalline qui fond à 28° centigrades, et la comprima exactement comme dans le cas des poudres métalliques. Il eut la précaution de placer une balle de plomb sur le sommet de la poudre avant de la soumettre à la compression. Il n'obtint pour résultat qu'une imparfaite union des particules de la phorone. La fin
chaleur, comme il arriverait si les poudres étaient comprimées par choc au lieu de l'être par une pression lente, et, pour le dire en un mot, Spring a calculé, étant pris un cas extrême, qu'en admettant que tout le travail fait en comprimant les poudres fût effectivement converti en chaleur, celle-ci ne pourrait que chauffer un cylindre de 10 millimètres de hauteur sur 8 millimètres de diamètre (dimensions du cylindre existant dans son appareil) à 40,64° centigrades. Pour donner à son opinion l'appui d'une preuve expérimentale directe, Spring, prit le corps organique la phorone, substance dure cristalline qui fond à 28° centigrades, et la comprima exactement comme dans le cas des poudres métalliques. Il eut la précaution de placer une balle de plomb sur le sommet de la poudre avant de la soumettre à la compression. Il n'obtint pour résultat qu'une imparfaite union des particules de la phorone. La fin de l'expérience montra que la balle était restée sur le sommet de la colonne comme on l'avait mise et que, par conséquent, les 28 degrés nécessaires pour fondre la substance ne s'étaient pas dégagés, car, s'il en avait été ainsi, la balle serait tombée à travers la masse fluide. Je crois donc qu'il est permis de conclure que, dans la compression du bismuth, par exemple, il ne peut être aucunement question de la chaleur nécessaire pour la fusion du métal. On peut donc conclure absolument qu'il est prouvé que les métaux solides possèdent le pouvoir de réagir les uns sur les autres et de former des alliages, pourvu que leurs particules soient réellement en contact. On a vu qu'on peut associer les métaux entre eux par compression ou par fusion. Il n'est pas possible de traiter dans cette courte série de leçons de la formation des alliages par dépôt électrolytique. Nous allons maintenant examiner de plus près les relations mutuelles des métaux lorsqu'ils sont associés. Les métaux peuvent être mélangés en fusion, mais il ne s'ensuit pas qu'ils restent dans le mélange lorsqu'on laisse refroidir lentement ou même quelquefois rapidement. En fait, une masse de métaux mélangés qu'on refroidit se