Page:Larousse - Grand dictionnaire universel du XIXe siècle - Tome 14, part. 2, Scir-Soir.djvu/314

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été décrits aux mots argile et kaolin. Nous nous bornerons à ajouter ici plusieurs résultats nouveaux qui les concernent. M. Sehlcesing, en mettant à profit la propriété qu’ont les argiles de demeurer longtemps en suspension dans l’eau distillée faiblement alcafine et en recueillant les dépôts successifs, a pu séparer quelques-unes des parties constituantes des mélanges argileux. Après plusieurs jours de repos de la liqueur argileuse, celle-ci se sépare en couches superposées dont l’opacité va croissant de haut en bas et qui descendit peu à peu. Ces diverses couches correspondent probablement à plusieurs silicates, qui se classent ainsi par ordre de densité. Quand l’argile est pure et ne contient qu’un seul silicate, on ne voit descendre qu’une seule couche et la composition des divers dépôts est constante. Certaines argiles, que M. Schlœsing appelle colloïdales, ne se séparent pas même par le repos le plus prolongé, mais peuvent être coagulées par l’addition d’une petite quantité d’acides ou de sels divers.

En employant ce mode de séparation’, on a pu constater que le silicate A1203, SiOS,21120 est de beaucoup le plus abondant dans les argiles kaoliniques et-qu’il en constitue plusieurs a lui seul. Ces argiles kaoliniques sont tantôt cristallines, tantôt amorphes, sans que des variations de composition accompagnent ces variations d’état.

L’application de cette méthode nouvelle à l’examen des argiles ne manquera pas de jeter du jour sur la question de leur composition immédiate.

Silicates de potassium. On ne connaît pas l’orthosilicate potassique Si(OK)*, correspondant à l’acide orthusilioique. Il existe un métasilicate de potassium qui correspond à l’acide métasilicique H2Si03 ou premier anhydride silicique. Enfin, on a préparé plusieurs polysilicates de potassium. L’un d’eux, corres, onrî à l’acide disilioique Sis11205 (v. plus haut hydrates siliciQUBs), un autre correspond a l’aciiie télvasilicique Si^H^OS, etc.

Métasilicate SiK2Û3. Ce sel prend naissance lorsqu’on calcine fortement 31 parties d’acide silicique avec 69,2 parties de carbonate de potassium. Il se forme même lorsqu’on fond l’acide silicique avec un excès de carbonate de potassium. Du moins, M. H. Rose a-t-il trouvé que, dans ces circonstances, l’acide silicique chasse une quantité d’anhydride carbonique renfermant autant d’oxygène que lui ; le carbonate CO^K, * devient donc silicate SiCWt8.

BerzéLius paraît, avoir obtenu le métasilicate potassique en fondant l partie de silice avec 4 parties d’hydrate de potassium, laissant refroidi, de manière à solidifier partiellement la masse eu décantant la partie demeurée liquide ; il a obtenu comme résidu des cristaux nacrés dont l’analyse n’a pas été faite.

Le métasilicate de potassium obtenu par fusion constitue une masse vitreuse qui attire l’humidité de l’air et se résout eu un liquide qu’on appelait autrefois liqueur des cailloux et qu’on peut obtenir aussi en dissolvant la silice gélatineuse dans une lessive de potasse. Cette solution est transparente, fortement alcaliue, caustique même. Les acides en précipitent de la silice gélatineuse, à moins que la liqueur ne soit fortement étendue Le précipité formé par une quantité insuffisante d’acide retient de l’alcali (Daltoii). Exposée à l’air, la liqueur des cailloux, attire l’anhydride carbonique et se convertit peu à peu en une gelée Je silice qui se contracte bientôt et acquiert, au bout de quelques mois, une dureté suffisante pour rayer le verre. M. Kuhlmaun, qui a observé ce phénomène, pense que tel est le procédé de formation naturel du silex et de l’opale.

Disiiicate de potassium Si2Osli2. Forohhammer a prépare une solution de ce sel en dissolvant la silice gélatineuse dans un excès de potasse bouillante et en ajoutant à la liqueur refroidie la moitié de son volume d’alcool. Le disiiicate se supare sous la forme d’une couche sirupeuse insoluble dans l’alcool. Un décante la couche alcoolique, on étend d’eau la couche aqueuse et on la précipite de nouveau par l’alcool. On laisse reposer le tout pendant vingt-quatre heures et on décante avec un siphon. La solutiou séchée a donné à l’analyse des nombres qui correspondent à la formule précédente.

Tétrasilieute de potassium Si*K^o9. C’est le verre soluble de Fuchs, Pour le préparer, on calcine 15 parties de quartz en poudre avec 10 parties de potasse et 1 partie de charbon jusqu’à vitrification complète. Le charbon sert à faciliter le départ de l’acide carbonique et de l’acide sulfurique que renferme la potasse. La masse grisâtre, dure, poreuse que l’on obtient est soumise pendant longtemps à l’ébullition avec de l’eau, dans laquelle elle se dissout lentement, mais complètement. Ou évapore la liqueur..

Le tétrasili< : ate de potassium est une masse vitreuse, dure, difficilement fusible. Exposée à l’air, cette musse se fendille en attirant l’humidité. La solution concentrée est sirupeuse. Avec une densité de 1,25, elle renferme 28 pour 100 du silicate. Complètement desséchée, elle contient 26 pour 100 de potasse, 62 pour 100 d’acide silicique et 12 pour 100 d’eau. La solution est alcaline. Elle est précipitée, non-seulement par les acides, mais

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encore par les carbonates, par les chlorures et surtout par le sel ammoniac, qui en sépare la silice. D’après Fersoz, la solutiou de silicate de potassium est aussi précipitée par l’acétate de sodium. Les solutions des sels terreux et métalliques y forment de volumineux précipités. L alcool en précipite un silicate un peu moins riche en potassium et enlève au précipité, par des lavages prolongés, assez de potasse pour transformer le silicate précipité en octosilicate. M. Forchhammer, qui a observé ce fait, a même décrit des silicates plus condensés, mais rien ne prouve qu’il n’ait pas analysé des mélanges.

Applications du verre soluble. La solution de silicate de potassium est devenue l’objet de diverses applications industrielles. Le bois et les tissus qui ont été imprégnés de cette dissolution bouillante peuvent être détruits par le feu, mais ils se consument sans flamme et ne peuvent, par suite, propager les incendies.

Si l’on met de la craie en poudre en contact à froid avec une dissolution de silicate dé potassium, une portion de cette craie est changée en silicate de calcium et une quantité correspondante de potasse en carbonate de potassium ; la pâte qui résulte de cette réaction durcit peu a peu à l’air et prend une dureté égale à celle des meilleurs ciments hydrauliques ; appliquée à la surface des pierres, elle y adhère avec force.

Si, au lieu de mettre la dissolution de silicate en contact avec la craie en poudre, on immerge dans cette dissolution des blocs de craie ou de calcaire plus ou moins compactes, il suffit de laisser ensuite ceux-ci pendant quelques jours à l’air pour que leur surface soit transformée en un calcaire siliceux assez dur pour rayer le marbre. Dans cette silicatisation de la pierre, l’acide carbonique de l’air intervient ; le carbonate potassique formé produit à la surface de la pierre une exsudation légère qui disparaît peu à peu ; on peut faire contribuer cette potasse au durcissement de la pierre en arrosant les pierres silicatisées avec de l’acide bydiofluosilicique, qui forme un fluosilicate- insoluble et prend ainsi une très-grande dureté. Le silicate de potassium agit pareillement sur le sulfate de calcium ou plâtre ; Use forme alors du silicate de calcium et du sulfate de potassium. La dissolution du silicate doit être très-étendue, sans quoi le sulfate de potassium, en cristallisant, désagrégerait les surfaces.

M. Kuhlmaiin a proposé d’utiliser l’action du silicate de potassium sur les calcaires, pour rendre moins altérables par les agents atmosphériques les sculptures et les divers ornements des constructions monumentales tailles dans les pierres tendres. Il suffit, pour cette opération, de laver d’abord la pierre à l’eau, puis de l’arroser avec la solutiou de silicate de potassium. Ce mode de conservation a été appliqué aux statues qui décorent le Louvre et aux principales sculptures de l’église Notre-Dame de Paris.

Comme la silicatisation simple donnait lieu à des colorations qui rendaient les joints plus marqués, on a ajouté à la dissolution de silicate de potassium soit un peu de silicate de manganèse, qui donne une coloration brune aux calcaires trop blancs, soit un peu de sulfate de baryum artificiel, qui blanchit les surfaces trop foncées.

Fuchs de Munich a proposé l’emploi du verre soluble pour la fixation des couleurs dans la peinture murale. Son procédé de stérécohromie consistait à appliquer d’abord les couleurs et h les recouvrir d’une couche de silicate. Plus tard, les couleurs à l’eau étaient appliquées sur une surface également silicatisée, puis le tout était fisè au silicate.

M. Kuhlmanu a également cherché à remplacer, dans l’application des couleurs minérales sur pierre, l’huile et les essences par des dissolutions de silicate de potassium. L’oxyde de zinc, et surtout le mélange n’oxydo de zinc et de sulfate barytique artificiel, fournit, avec le silicate de potassium, une couleur blanche d’un grand éclat. On peut employer de même avec le silicate potassique les matières colorantes minérales inaltérables par les alcalis, telles que les ocres, le bleu et le vert d’outremer, l’oxyde de chrome, le jaune de zinc, le sulfure de cadmium, la minium, le noir de fumée calciné, l’oxyde de manganèse, etc. Ces différentes couleurs s’appliquent mieux sur les pierres préalablement silicatisées que sur les calcaires naturels ; on devra donc commencer par imprégner les calcaires d’une solution faible de silicate de potassium quelque temps avant d’y appliquer les couleurs. Pour les appartements, on emploie le procédé ordinaire de peinture à la détrempe, puis on rixe les couleurs au bout de quelques heures en appliquant successivement, avec de larges brosses molles, deux couches de silicaLe de potassium en solution marquant 60 à 10° Baume.

Pour obtenir économiquement le silicate de potassium destiné à ces applications, M. Kuhlniann fait réagir à chaud, sous la pression de plusieurs atmosphères, la lessive de potasse sur le silex pulvérisé. La dissolution se fait rapidement. Le silicate de potassium ainsi préparé en solution marquant 350 Baume est livré au commerce au prix de 30 francs les 100 kilogrammes. Il suffit d’étendre cette dissolution de deux fois son volume d’eau pour avoir le degré de concea SILI

tration le plus convenable au durcissement.. On peut, par suite, effectuer la silicatisation pour moins de l franc le mètre carré, et le prix de la peinture au silicate ne dépasse pas celui des peintures à l’huile ou à l’essence.

Silicates de sodium. La silice hydratée se dissout facilement dans une lessive de soude. La silice se combine également à la soude ou au carbonate de sodium par voie sèche, et l’on obtient ainsi des silicates sodiques solubles. On arrive au même résultat en chauffant à une température élevée la silice avec l’azotate ou avec le chlorure de sodium. Dans ce dernier cas, l’intervention de la vapeur d’eau est nécessaire pour amener la transformation en silicate (verre soluble à base de soude). Ces solutions attirent l’acide carbonique de l’air et abandonnent peu à peu de la silice. On a décrit plusieurs silicates de sodium définis.

L’orthosilicate ds sodium SiO*Na* n’a point été encore obtenu,

Métasilicate de sodium S’iO^Na2. On connaît ce sal à divers degrés d’hydratation.

Hydrate Si03Na2,51120. Cet hydrate a été observé par Ph. Petersen. Il avait été obtenu en traitant par l’eau un dépôt résultant de la fusion de la soude caustique brute. La lessive préparée a l’aide de ce dépôt ayant été concentrée à 37° B. laissa déposer des cristaux limpides elinorhombiques qui présentaient la composition indiquée. Ces cristaux étaient fusibles dans leur eau de cristallisation ; ils se déshydrataient facilement, mais sans cesser d’être solubles.

Hydrates

SiOWaS + 61190 et SiOWaS + 91120. On dissout dans une lessive de soude une quantité de silice égale à la quantité de soude tenue en dissolution, on évapore et l’on abandonne a cristallisation. Si la lessive est concentrée, on obtient après quelques jours une masse cristalline ; si elle est plus étendue, il s’y produit des masses radiées hémisphériques ou des croûtes cristallines. Les cristaux Sont tantôt à 6, tantôt à 9 molécules d’eau. Ceux à 61120 forment des prismes triciini 3ues ; ceux à 9tl20 forment des prismes quaratiques, terminés par les faces de l’octaèdre. Ces cristaux s’effleurissent de part en part sur l’acide sulfurique. Ils attirent l’anhydride carbonique de i’air. Ils fondent à 40».

Hydrate Si03.Na*-f-7HîO. Cristaux obtenus par Ph. Yorke. On traite par l’eau la masse cristalline que fournit la fusion de 23 parties de silice et de 54 parties de carbonate sodique sec et l’on concentre la solution dans le vide. Les mêmes cristaux se forment lorsqu’on dissout la silice hydratée dans la soude et que l’on concentre la solution. Ils se déshydratent à 1500.

Hydrate SiO»Na2 + 8HX). Cet hydrate a été signalé par R. Hermann et s’obtient, d’après lui, en faisant cristalliser les eaux mères de la purification de la soude brute. Ces cristaux sont, d’après lui. rhomboédriques ; ils fondent dans leur eau de cristallisation et se déshydratent en laissant une masse boursouflée.

Ammon prépare ce silicate en dissolvant la silice dans la soude, concentrant à l’abri de l’air, soumettant la lessive à un froid de — 22°, puis faisant cristalliser dans l’eau la masse qui se sépare ainsi. Les cristaux obtenus appartiennent au système clinorhombique. Leur solution est alcaline ; elle est décomposée par l’acide carbonique comme les cristaux eux-mêmes. Ceux-ci fondent a 45° et au-dessus se déshydratent. Déshydratés, ils sont encore solubles dans l’eau. Ordway prépare le même hydrate en ajoutant deux fois son volume d’alcool a une solution concentrée du silicate renfermant 2,25 molécules de SiO* pour 1 molécule de Na^O. Il redissout le précipité dans son poids d’une lessive de soude de 1,32 et fait cristalliser à une basse température.

L’addition des chlorures de baryum, de calcium, etc., à la solution du métasilicate de sodium en précipite les métasilicates de baryum, de calcium, etc., Si03Bar’, Si03Ca".

IVimétasilicate de sodium

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719

SiO SiO SiO

y ONa

^0

3H2Û = Si30" !Na2 + 3H2Q.

ONa

C’est la composition que possède, d’après M. Scheerer, le précipité abondant que l’on obtient par l’addition de l’alcool à une lessive de soude saturée de silice à l’ébullition ; on lave à l’alcool et l’on dessèche sur l’acide sulfurique. Cet hydrate perd le tiers de son eau à 100°, le reste au rouge. Forchhammer avait attribué la même composition à ce précipité, sauf qu’il l’avait décrit comme anhydre. La fusion de 100 parties de quartz avec 40 parties de soude donne, après un refroidissement lent, un verre cristallin renfermant, outre 2 pour 100 d’alumine provenant du creuset, 21,6iNa20 et 76,4Si02. — Télramëtasilicate de sodium Si*09Na2 + 12HÏO

(sa formule rationnelle est analogue à celle du trimétasilicate). Lorsqu’on sature de silice hydratée une lessive concentrée et bouillante de soude et qu’on dessèche à 117°, il reste une masse vitreuse, transparente, qui se boursoufle par la calcination en perdant de’l’eau. Ce produit attire l’humidité, mais ne se dissout que lentement dans l’eau.

La solution de ce silicate étendue d’eau de manière à renfermer 3 à 10 pour 100 de silice et neutralisée exactement par un acide se prend en une gelée solide et transparente ; si elle est trop étendue, la gelée ne se produit qu’après douze heures ou même ne se produit pas du tout. Un excès de l’acide empêche cette prise en gelée, qui est aussi pro. voquée par l’addition de sels ammoniacaux.

— Autres polysilicates. Un mélange de 1 molécule de soude avec 9 molécules de silice fond au fourneau à vent ; mais avec 15 molécules de silice le mélange n’entre plus en fusion. D’après Forchhammer, la solution de silice précipitée dans une dissolution saturée bouillante de carbonate de sodium laisse déposer, par le refroidissement, un précipité qui renferme S1380™Na*+41120 ?

Réactions des silicates sadiques dissous. Les sels de potassium, de sodium, de lithium et surtout d’ammonium donnent, dans les solutions de ces silicates, un précipité qui, d’après Fliickiger, serait constitué par de la silice.

Lorsqu’on ajoute, à une solution concentrée d’azotate de sodium, une solution de silicate sodique de 1,392 de densité, il se précipite immédiatement de la silice (Fliickiger) ; si l’azotate est dissous dans 2 parties d’eau, il ne se produit pas de précipité, mais la solution fait gelée si on la chauffe a. 54° ; cette gelée se redissout par le refroidissement ; mais si l’on chauffe le mélange à l’ébullition, la silice devient insoluble.

L’ammoniaque produit dans la lessive des silicates alcalins un dépôt de silice gélatineuse qui se redissout si l’on chauffe. Beaucoup de matières organiques provoquent do même une séparation de silicételles sont le phénol, l’hydrate de ehloral, l’albumine et la gélatine.

Suivant Heintz, le précipité que fournit une lessive de silicate est formé de tétrusilicate S1409Na ! lorsqu’il est produit par l’ammoniaque, et de métasilicate SiO^Na2 lorsque sa formation est déterminée par une addition d’azotate de sodium.

Ordway arrive à la même conclusion que Heintz. Le précipité formé par les sels alcalins est formé de silicates plus riches en silice que celui qui se trouve en dissolution. Lorsque leur teneur en silice ne dépasse pas , celle correspondant a la formule

; Si»O20Na4 = 9Si02,2Na20,

) ils se dissolvent dans l’eau après séparation de l’eau mère.

Usages. Les lessives de silicate sodique sont d’un emploi fréquent dans l’iudustrie. On les substitue souvent aux lessives de silicate potassique ou bien on les y associe. Elles présentent sur ces dernières plusieurs avantages. Elles sont d’un prix de revient beaucoup inoins élevé ; elles sont moins altérables et ne font gelée que dans un plus grand état de concentration. Outre leurs usages dans la construction, usages que nous

1 avons signalés à propos des lessives de sili-1 cate potassique, on les emploie dans*l’indus- ; trie des toiles peintes, pour le fixage des mort dants, dans la savonnerie ; enfin, ou s’en sert I pour le lavage des laines. Le silicate de sodium possède des propriétés antifermentescibles très-prononcées.

Fabrication industrielle. La fabrication des silicates de sodium a lieu comme celle des silicates de potassium ; elle consiste à fondre la silice (quartz, sable) avec de la soude caustique ou avec du carbonate sodique desséché. Ordway emploie du sulfate de sodium desséché et mélangé de charbon. Le silicate ainsi obtenu renferme un peu de surfaire sodique, dont Ordway le débarrasse pur l’addition d’un peu d’arséniate de sodium uu produit encore en fusion.

Ungeier prépare le silicate de sodium directement eu partant du sel marin. Celui-ci est mélangé avec deux fois son poids île sable lin, puis chauffé sur la sole de fours spéciaux. Quand la masse est fondue, on y fait passer de la vapeur d’eau. Il se dègnge de l’acide chloihydrique qu’on peut recueillir, et il se forme du silicate qu’on dissout dans l’eau.

Le silicate qui sort des fours en fusion est semblable au verre ordinaire et présente, en général, la composition a1307Naâ. La dissolution de ce silicate dans l’eau bouillante en sépare une certaine quaniité de silice, de sorte que le silicate dissous est plus alcalin. Cette solution, qui marque 20° Baume (densité = 1,16), laisse déposer une nouvelle quantité de silice par la concentration ù 50° Baume (densité = 1,53). La composition du silicate qui reste alors en dissolution est sensiblement celle du métasilicate SiO*Na*. Pour beaucoup d’usages, ce silicate est trop alcalin, et le silicate non concentré, c’est-à-dire qui n’a pas déposé de silice, est préférable. On prépare aujourd’hui des bilicai.es sodiques très-riches en silice par lu dissolution ne la gaize ou de la terre à Uifusoires dans une lessive de soude chauffée sous pression.

Analyse des silicates. Le silicate à analyser est réduit en poudre dans un mortier d’acier ou d’agate. Cette opération est