_Des opérations purement mécaniques qui ont pour objet de diviser les
corps._
§. PREMIER.
_De la Trituration, de la Porphirisation, & de la Pulvérisation._
La trituration, la porphirisation & la pulvérisation ne sont, à
proprement parler, que des opérations mécaniques préliminaires, dont
l'objet est de diviser, de séparer les molécules des corps, & de les
réduire en particules très-fines. Mais quelque loin qu'on puisse
porter ces opérations, elles ne peuvent jamais résoudre un corps en
ses molécules primitives & élémentaires: elles ne rompent pas même, à
proprement parler, son aggrégation; en sorte que chaque molécule après
la trituration & la porphirisation, forme encore un tout semblable
à la masse originaire qu'on avoit eu pour objet de diviser, à la
différence des opérations vraiment chimiques, telles, par exemple, que
la dissolution qui détruit l'aggrégation du corps, & écarte les unes
des autres les molécules constitutives & intégrantes qui le composent.
Toutes les fois qu'il est question de diviser des corps fragiles &
cassans, on se sert pour cette opération de mortiers & de pilons,
_figures 1, 2, 3, 4 & 5, planche I_. Ces mortiers sont ou de fonte de
cuivre & de fer comme celui représenté, _figure 1_; ou de marbre & de
granit, comme celui représenté, _figure 2_; ou de bois de gayac, comme
celui représenté, _figure 3_; ou de verre, comme celui représenté,
_figure 4_; ou d'agathe, comme celui représenté, _figure 5_: enfin
on en fait aussi de porcelaine, comme celui représenté, _figure 6_.
Les pilons dont on se sert pour triturer les corps sont aussi de
différentes matières. Ils sont de fer ou de cuivre forgé, comme dans la
figure première, de bois, comme dans les figures 2 & 3; enfin de verre,
de porcelaine ou d'agathe, suivant la nature des objets qu'on veut
triturer. Il est nécessaire d'avoir dans un laboratoire, un assortiment
de ces instrumens de différente grandeur. Les mortiers de porcelaine, &
sur-tout ceux de verre, ne peuvent pas être employés à la trituration
proprement dite, & ils seroient bientôt en pièces si on frappoit
dedans, sans précaution, à coups redoublés. C'est en tournant le pilon
dans le mortier, en froissant avec adresse & dextérité les molécules
entre le pilon & les parois du mortier qu'on parvient à opérer la
division.
La forme des mortiers n'est point indifférente; le fond en doit être
arrondi, & l'inclinaison des parois latérales doit être telle que les
matières en poudre retombent d'elles-mêmes quand on relève le pilon:
un mortier trop plat seroit donc défectueux, la matière ne retomberoit
& ne se retourneroit pas. Des parois trop inclinées présenteroient un
autre inconvénient, elles rameneroient une trop grande quantité de la
matière à pulvériser sous le pilon, elle ne seroit plus alors froissée
& serrée entre deux corps durs, & la trop grande épaisseur interposée
nuiroit à la pulvérisation.
Par une suite du même principe, il ne faut pas mettre dans le mortier
une trop grande quantité de matière; il faut sur-tout, autant qu'on
le peut, se débarrasser de tems en tems des molécules qui sont déjà
pulvérisées, & c'est ce qu'on opère par le tamisage, autre opération
dont il va être bientôt question. Sans cette précaution on employeroit
une force inutile, & on perdroit du tems à diviser davantage ce qui
l'étoit suffisamment, tandis qu'on n'acheveroit pas de pulvériser ce
qui ne l'est pas assez. En effet, la portion de matière divisée nuit à
la trituration de celle qui ne l'est pas; elle s'interpose entre le
pilon & le mortier, & amortit l'effet du coup.
La porphirisation a reçu sa dénomination du nom de la matière sur
laquelle elle s'opère. Le plus communément on a une table plate de
porphire ou d'une autre pierre du même degré de dureté ABCD, _planche
I, fig. 7_, sur laquelle on étend la matière qu'on se propose de
diviser; on la froisse ensuite & on la broye en promenant sur le
porphire une molette M, d'une pierre du même degré de dureté. La partie
de la molette qui porte sur le porphire, ne doit pas être parfaitement
plane: sa surface doit être une portion de sphère d'un très-grand
rayon; autrement quand on promeneroit la molette sur le porphire, la
matière se rangeroit tout autour du cercle qu'elle auroit décrit,
sans qu'aucune portion s'engageât entre deux, & il n'y auroit pas de
porphirisation. On est par la même raison obligé de faire retailler de
tems en tems les molettes, qui tendent à devenir planes, à mesure qu'on
s'en sert. L'effet de la molette étant d'écarter continuellement la
matière & de la porter vers les extrêmités de la table de porphire, on
est obligé de la ramener souvent & de l'accumuler au centre: on se sert
à cet effet d'un couteau de fer, de corne ou d'ivoire, dont la lame
doit être très-mince.
Dans les travaux en grand on préfère, pour opérer le broyement, l'usage
de grandes meules de pierres dures qui tournent l'une sur l'autre, ou
bien d'une meule verticale qui roule sur une meule horisontale. Dans
tous ces cas, on est souvent obligé d'humecter légèrement la matière,
dans la crainte qu'elle ne s'élève en poussière.
Ces trois manières de réduire les corps en poudre, ne conviennent pas
à toutes les matières: il en est qu'on ne peut parvenir à diviser,
ni au pilon, ni au porphire, ni à la meule; telles sont les matières
très-fibreuses, comme le bois; telles sont celles qui ont une sorte
de ténacité & d'élasticité, comme la corne des animaux, la gomme
élastique, &c. tels sont enfin les métaux ductiles & malléables, qui
s'applatissent sous le pilon au lieu de s'y réduire en poudre.
On se sert pour les bois de grosses limes connues sous le nom de rapes
à bois, _pl. I, fig. 8_. On se sert pour la corne de limes un peu
plus fines; enfin on emploie pour les métaux des limes encore plus
fines, telles sont celles représentées _figures 9 & 10_.
Il est quelques substances métalliques qui ne sont ni assez cassantes
pour être mises en poudre par trituration, ni assez dures pour pouvoir
être limées commodément. Le zinc est dans ce cas; sa demi-malléabilité
empêche qu'on ne puisse le pulvériser au mortier: si on le lime il
empâte la lime, il en remplit les interstices, & bientôt elle n'a
presque plus d'action. Il y a une manière simple pour réduire le zinc
en poudre, c'est de le piler chaud dans un mortier de fonte de fer
également chaud; il s'y triture alors aisément. On peut encore le
rendre cassant, en le fondant avec un peu de mercure. Les artificiers
qui employent le zinc pour faire des feux bleus, ont recours à l'un de
ces deux moyens. Quand on n'a pas pour objet de mettre les métaux dans
un très-grand état de division, on peut les réduire en grenailles en
les coulant dans de l'eau.
Enfin il y a un dernier moyen de diviser, qu'on emploie pour les
matières à la fois pulpeuses & fibreuses, telles que les fruits, les
pommes de terre, les racines, &c. On les promène sur une rape, _planche
I, fig. 11_, en donnant un certain degré de pression, & on parvient
ainsi à les réduire en pulpe. Tout le monde connoît la rape, & il
seroit superflu d'en donner une description plus étendue.
On conçoit que le choix des matières avec lesquelles on opère la
trituration, n'est point indifférent: on doit bannir le cuivre de
tout ce qui a rapport aux alimens, à la pharmacie, &c. Les mortiers
de marbre ou ceux de matières métalliques ne peuvent être employés
pour triturer les matières acides; c'est ce qui fait que les mortiers
de bois très-dur, tel que le gayac & ceux de verre de porcelaine & de
granit, sont d'une grande commodité dans un laboratoire.
§. II.
_Du Tamisage & du Lavage._
De quelque moyen mécanique qu'on se serve pour diviser les corps, on
ne peut parvenir à donner le même degré de finesse à toutes leurs
parties. La poudre qu'on obtient de la plus longue & de la plus exacte
trituration, est toujours un assemblage & un mêlange de molécules
de différentes grosseurs. On parvient à se débarrasser des plus
grossières, & à n'avoir qu'une poudre beaucoup plus homogène, en
employant des tamis, _figures 12, 13, 14 & 15, planche I_, dont la
grandeur de la maille soit proportionnée à la grosseur des molécules
qu'on se propose d'obtenir: tout ce qui est supérieur en grosseur aux
dimensions de la maille, reste sur le tamis, & on le repasse au pilon.
On voit deux de ces tamis représentés _figures 12 & 13_. L'un, _fig.
12_, est de crin ou de soie; l'autre, _fig. 13_, est de peau dans
laquelle on a fait des trous ronds avec un emporte-pièce: ce dernier
est en usage dans l'art de fabriquer la poudre à canon & la poudre de
chasse. Lorsqu'on est obligé de tamiser des matières très-légères,
très-précieuses & qui se dispersent aisément; ou bien lorsque répandues
dans l'air elles peuvent être nuisibles à ceux qui les respirent, on
se sert de tamis composés de trois pièces, _fig. 14 & 15_; savoir d'un
tamis proprement dit ABCD, _fig. 15_, d'un couvercle EF, & d'un fond
GH: on voit ces trois parties assemblées, _fig. 14_.
Il est un autre moyen plus exact que le tamisage, d'obtenir des poudres
de grosseur uniforme, c'est le lavage; mais il n'est praticable
qu'à l'égard des matières qui ne sont point susceptibles d'être
attaquées & altérées par l'eau. On délaye & on agite dans l'eau ou
dans quelqu'autre liqueur les matières broyées qu'on veut obtenir en
poudres de grosseur homogène; on laisse reposer un moment la liqueur,
puis on la décante encore trouble; les parties les plus grossières
restent au fond du vase. On décante une seconde fois, & on a un second
dépôt moins grossier que le premier. On décante une troisième fois
pour obtenir un troisième dépôt, qui est au second pour la finesse ce
que le second est au premier. On continue cette manœuvre jusqu'à ce
que l'eau soit éclaircie; & la poudre grossière & inégale qu'on avoit
originairement, se trouve séparée en une suite de dépôts qui, chacun en
particulier, sont d'un degré de finesse à peu près homogène.
Le même moyen, le lavage, ne s'emploie pas seulement pour séparer les
unes des autres les molécules de matières homogènes, & qui ne différent
que par leur degré plus ou moins grand de division; il fournit une
ressource non moins utile pour séparer des matières du même degré
de finesse, mais dont la pesanteur spécifique est différente: c'est
principalement dans le travail des mines qu'on fait usage de ce moyen.
On se sert pour le lavage dans les laboratoires, de vaisseaux de
différentes formes, de terrines de grès, de bocaux de verre, &c.
quelquefois pour décanter la liqueur sans troubler le dépôt qui s'est
formé, on emploie le siphon. Cet instrument consiste en un tube de
verre ABC, _planche II, fig. 11_, recourbé en B, & dont la branche
BC doit être plus longue de quelques pouces que celle AB. Pour n'être
point obligé de le tenir à la main, ce qui pourroit être fatiguant dans
quelques expériences, on le passe dans un trou pratiqué au milieu d'une
petite planche DE. L'extrémité A du siphon doit être plongée dans la
liqueur du bocal FG, à la profondeur jusqu'à laquelle on se propose de
vuider le vase.
D'après les principes hydrostatiques sur lesquels est fondé l'effet
du siphon, la liqueur ne peut y couler qu'autant qu'on a chassé l'air
contenu dans son intérieur: c'est ce qui se pratique au moyen d'un
petit tube de verre HI, soudé hermétiquement à la branche BC. Lors donc
qu'on veut procurer par le moyen du siphon l'écoulement de la liqueur
du vase FG dans celui LM, on commence par boucher avec le bout du doigt
l'extrémité C de la branche BC du siphon; puis on suce avec la bouche,
jusqu'à ce qu'on ait retiré tout l'air du tube & qu'il ait été remplacé
par de la liqueur: alors on ôte le doigt, la liqueur coule & continue à
passer du vase FG dans celui LM.
§. III.
_De la Filtration._
On vient de voir que le tamisage étoit une opération par laquelle on
séparoit les unes des autres des molécules de différentes grosseurs;
que les plus fines passoient à travers le tamis, tandis que les plus
grossières restoient dessus.
Le filtre n'est autre chose qu'un tamis très-fin & très-serré, à
travers lequel les parties solides, quelque divisées qu'elles soient,
ne peuvent passer, mais qui est cependant perméable pour les fluides;
le filtre est donc, à proprement parler, l'espèce de tamis qu'on
employe pour séparer des molécules solides qui sont très-fines, d'un
fluide dont les molécules sont encore plus fines.
On se sert à cet effet, principalement en pharmacie, d'étoffes épaisses
& d'un tissu très serré: celles de laine à poils sont les plus propres
à remplir cet objet. On leur donne ordinairement la forme d'un cône,
_planche II, fig. 2_: cette espèce de filtre porte le nom de chausse
qui est relatif à sa figure. La forme conique a l'avantage de réunir
toute la liqueur qui coule, en un seul point A, & on peut alors la
recevoir dans un vase d'une ouverture très-petite; ce qui ne pourroit
pas avoir lieu, si la liqueur couloit de plusieurs points. Dans les
grands laboratoires de pharmacie, on a un chassis de bois représenté
_planche II_, _fig. 1_, dans le milieu duquel on attache la chausse.
La filtration à la chausse ne peut être applicable qu'à quelques
opérations de pharmacie; mais comme dans la plupart des opérations
chimiques un même filtre ne peut servir qu'à une même nature
d'expériences, comme il faudroit avoir un nombre de chausses
considérables & les laver avec un grand soin à chaque opération, on y
a substitué une étoffe très-commune, à très-bon marché, qui est à la
vérité très-mince, mais qui, attendu qu'elle est feutrée, compense par
le serré de son tissu ce qui pourroit lui manquer en épaisseur: cette
étoffe est du papier non collé. Il n'est aucun corps solide, quelque
divisé qu'il soit, qui passe à travers les pores des filtres de papier;
les fluides au contraire les traversent avec beaucoup de facilité.
Le seul embarras que présente le papier employé comme filtre, consiste
dans la facilité avec laquelle il se perce & se déchire, sur-tout
quand il est mouillé. On remédie à cet inconvénient, en le soutenant
par le moyen de diverses espèces de doublures. Si on a des quantités
considérables de matières à filtrer, on se sert d'un chassis de bois
ABCD, _planc. II, fig. 3_, auquel sont adaptées des pointes de fer ou
crochets: on pose ce chassis sur deux petits traiteaux, comme on le
voit _fig. 4_. On place sur le quarré une toile grossière, qu'on tend
médiocrement & qu'on accroche aux pointes ou crochets de fer. On étend
ensuite une ou deux feuilles de papier sur la toile, & on verse dessus
le mêlange de matière liquide & de matière solide dont on veut opérer
la séparation. Le fluide coule dans la terrine ou autre vase quelconque
F, qu'on a mis sous le filtre. Les toiles qui ont servi à cet usage,
se lavent, ou bien on les renouvelle, si on a lieu de craindre que les
molécules dont elles peuvent rester imprégnées, ne soient nuisibles
dans des opérations subséquentes.
Dans toutes les opérations ordinaires & lorsqu'on n'a qu'une médiocre
quantité de liqueur à filtrer, on se sert d'entonnoirs de verre,
_planche II_, _fig. 5_, pour contenir & soutenir le papier; on le plie
alors de manière à former un cône de même figure que l'entonnoir.
Mais alors on tombe dans un autre inconvénient; le papier, lorsqu'il
est mouillé, s'applique tellement sur les parois du verre, que la
liqueur ne peut couler & qu'il ne s'opère de filtration que par la
pointe du cône: alors l'opération devient très-longue; les matières
hétérogènes d'ailleurs que contient la liqueur étant communément
plus lourdes que l'eau, elles se rassemblent à la pointe du cône de
papier, elles l'obstruent, & la filtration ou s'arrête, ou devient
excessivement lente. On a imaginé différens procédés pour remédier à
ces inconvéniens, qui sont plus graves qu'on ne le croiroit d'abord,
parce qu'ils se répètent tous les jours dans le cours des opérations
chimiques. Un premier moyen a été de multiplier les plis du papier,
comme on le voit _fig. 6_, afin que la liqueur, en suivant les sillons
que forment les plis, pût arriver à la pointe du cône: d'autres ont
joint à ce premier moyen l'usage de fragmens de paille, qu'on place
& qu'on arrange dans l'entonnoir avant d'y placer le papier. Enfin,
le dernier moyen employé & qui me paroît réunir le plus d'avantages,
consiste à prendre de petites bandes de verre, telles qu'on en trouve
chez tous les vitriers, & qui sont connues sous le nom de rognures
de verre. On les courbe par le bout à la lampe, de manière à former
un crochet qui s'ajuste dans le bord supérieur de l'entonnoir; on en
dispose six à huit de cette manière, avant de placer le papier. Ces
bandes de verre le maintiennent à une distance suffisante des parois de
l'entonnoir, pour que la filtration s'opère. La liqueur coule le long
des bandes de verre, & se rassemble à la pointe du cône.
On voit quelques-unes de ces bandes représentées _fig. 8_: on voit
aussi _fig. 7_ un entonnoir de verre garni de bandes de verre & d'un
papier à filtrer.
Lorsqu'on a un grand nombre de filtrations à faire marcher à la fois,
il est très-commode d'avoir une planche AB, _planche II, fig. 9_,
soutenue par des montans de bois AC, BD, & percée de trous pour y
placer les entonnoirs.
Il y a des matières très-épaisses & très-visqueuses qui ne peuvent
passer à travers le papier, & qui ne peuvent être filtrées qu'après
avoir subi quelques préparations. La plus ordinaire consiste à battre
un blanc d'œuf, à le diviser dans ces liqueurs, & à les faire chauffer
jusqu'à l'ébullition. Le blanc d'œuf se coagule, il se réduit en
écume, qui vient monter à la surface & qui entraîne avec elle la plus
grande partie des matières visqueuses qui s'opposoient à la filtration.
On est obligé de prendre ce parti pour obtenir du petit-lait clair,
autrement il seroit très-difficile de le faire passer par le filtre. On
remplit le même objet à l'égard des liqueurs spiritueuses, avec un peu
de colle de poisson délayée dans de l'eau: cette colle se coagule par
l'action de l'alkool, sans qu'on soit obligé de faire chauffer.
On conçoit qu'une des conditions indispensables de la filtration est
que le filtre ne puisse pas être attaqué & corrodé par la liqueur qui
doit y passer; aussi ne peut-on pas filtrer les acides concentrés
à travers le papier. Il est vrai qu'on est rarement obligé d'avoir
recours à ce moyen, parce que la plupart des acides s'obtiennent par
voie de distillation, & que les produits de la distillation sont
presque toujours clairs. Si cependant dans quelques cas très-rares, on
est forcé de filtrer des acides concentrés, on se sert alors de verre
pilé, ou, ce qui est mieux encore, de morceaux de quartz ou de cristal
de roche grossièrement concassés & en partie réduits en poudre. On
place quelques-uns des plus gros morceaux dans le fond de l'entonnoir,
pour le boucher en partie; on met par dessus des morceaux moins gros,
qui sont maintenus par les premiers; enfin les portions les plus
divisées doivent occuper le dessus: on remplit ensuite l'entonnoir avec
de l'acide.
Dans les usages de la société, on filtre l'eau des rivières pour
l'obtenir limpide & séparée des substances hétérogènes qui la
salissent: on se sert à cet effet de sable de rivière. Le sable réunit
plusieurs avantages qui le rendent propre à cet usage: premièrement, il
est en fragmens arrondis, ou au moins dont les angles sont usés; & les
intervalles que présentent des molécules de cette figure, favorisent
le passage de l'eau. Secondement, ces molécules sont de différentes
grosseurs, & les plus fines se rangent naturellement entre les plus
grosses; elles empêchent donc qu'il ne se rencontre des vuides trop
grands qui laisseroient passer des matières hétérogènes. Troisièmement
enfin, le sable ayant été roulé & lavé par l'eau des rivières pendant
une longue révolution de tems, on est sûr qu'il est dépouillé de
toute substance soluble dans l'eau, & que par conséquent il ne peut
absolument rien communiquer à l'eau qui filtre au travers.
Dans tous les cas, comme dans celui-ci, où le même filtre doit servir
long-tems, il s'engorgeroit & la liqueur cesseroit d'y passer si on ne
le nétoyoit pas. Cette opération est simple à l'égard des filtres de
sable, il ne s'agit que de le laver dans plusieurs eaux successives &
jusqu'à ce qu'elle sorte claire.
§. IV.
_De la Décantation._
La décantation est une opération qui peut suppléer à la filtration
& qui, comme elle, a pour objet de séparer d'avec un liquide les
molécules concrètes qu'il contient. On laisse à cet effet reposer la
liqueur dans des vases ordinairement coniques & qui ont la forme de
verres à boire, comme celui représenté ABCDE, _planche II, fig. 10_.
On fait dans les verreries des vases de cette figure, qui sont
de différentes grandeurs; lorsqu'ils excèdent deux ou trois pintes
de capacité, on supprime le pied CDE, & on y supplée par un pied de
bois dans lequel on les mastique. La matière étrangère se dépose au
fond de ces vases par un repos plus ou moins long, & on obtient la
liqueur claire en la versant doucement par inclinaison. On voit que
cette opération suppose que le corps suspendu dans le liquide est
spécifiquement plus lourd que lui, & susceptible de se rassembler
au fond: mais quelquefois la pesanteur spécifique du dépôt approche
tellement de celle de la liqueur, & l'on est si près de l'équilibre,
que le moindre mouvement suffit pour le remêler; alors au lieu de
transvaser la liqueur & de la séparer par décantation, on se sert du
siphon représenté _fig. II_, & dont j'ai déjà donné la description.
Dans toutes les expériences où l'on veut déterminer avec une précision
rigoureuse le poids de la matière précipitée, la décantation est
préférable à la filtration, pourvu qu'on ait soin de laver à grande
eau & à plusieurs reprises le précipité. On peut bien, il est vrai,
déterminer le poids du précipité qu'on a séparé par filtration,
en pesant le filtre avant & après l'opération; l'augmentation de
poids que le filtre a acquise, donne le poids du précipité qui y est
resté attaché: mais quand les quantités sont peu considérables, la
dessication plus ou moins grande du filtre, les différentes proportions
d'humidité qu'il peut retenir, sont une source d'erreurs qu'il est
important d'éviter.