SODIUM
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Procédés Castner, Netto. Dans le but d’abaisser le prix de revient de l’aluminium préparé à partir de son chlorure, Castner et Netto ont amélioré la préparation du sodium et constitué deux procédés qui ont fonctionné, surtout le premier, jusqu’à ces dernières années en Angleterre. Tous les deux remplacent le carbonate de soude par la soude caustique. Castner mélange intimement du brai avec du fer réduit et calcine le mélange de façon à obtenir un véritable carbure de fer qui est ensuite bien mélangé avec de la soude caustique et chauffé fortement pendant une demi-heure dans un creuset d’acier. On apporte ensuite plusieurs de ces creusets encore chauds dans un appareil distillatoire convenable où se termine la réaction et se sépare le sodium ; il se dégage abondamment de l’hydrogène et de l’oxyde de carbone :
NaOHO + 2C = 2CO + Na + II.
Netto opère la réduction de la soude au moyen du charbon en réalisant la réaction :
4Na0H0 + 4C = C’ 2 4 2NaO + Na 2 + 4H + 2C l O*. Il n’est pas nécessaire de chauffer aussi fort, et en outre on dégage de l’oxyde de carbone fortement dilué dans l’hydrogène, et incapable de réagir pour ces deux causes sur le sodium formé. Pour obtenir 1 tonne de sodium, on consomme 10 t. de soude caustique, 12 t. de coke, 4*^,5 de charbon de bois. Chaque appareil fournit en moyenne 40 kilogr. de métal par jour.
Depuis quelques années, on prépare le sodium en décomposant par un courant électrique son chlorure fondu ou mieux encore la soude fondue. Les seuls producteurs de sodium en Europe, Castner en Angleterre, la Société de l’aluminium à Neuhausen, et la Société d’électrochimie, opèrent par voie électrolytique. La température de fusion du chlorure de sodium n’étant pas éloignée du point d’ébullition du métal, celui-ci est mis en liberté à l’état de vapeur, ce qui entraine une attaque rapide des vases et la nécessité d’une condensation. Grabau emploie un mélange de 3 molécules de chlorure de potassium, 3 molécules de chlorure de sodium, et 1 molécule de chlorure de strontium dont le point de fusion est beaucoup inférieur, et permet de recueillir le sodium à l’état liquide. Il convient d’opérer avec une force électromotrice convenable, intermédiaire entre les forces électromotrices minima nécessaires à la décomposition des chlorures de strontium et de potassium. En fait, on obtient un sodium tout à fait exempt de strontium, et contenant 3 à 4 °/ de potassium. Le rendement est théorique.
L’appareil employé par Grabau, qui parait donner de bons résultats se compose d’un creuset en terre contenant le mélange fondu. Au centre se trouve la cathode en tôle, tout autour sont disposés circulairement un certain nombre d’anodes en charbon. Le diaphragme qui sépare les cathodes des anodes est formé par un cylindre en porcelaine à double paroi, que l’on peut refroidir intérieurement par une circulation d’eau froide. On introduit au début le mélange fondu, puis on fait passer le courant, les chlorures se solidifient à la surface de la cloche du diaphragme et des parois du creuset en terre, conditions excellentes pour empêcher l’attaque des vases, tandis que les parties parcourues par le courant qui contourne le diaphragme restent liquides. La cathode cylindrique à sa partie supérieure est disposée de façon à recueillir le sodium plus léger qui s’élève à la partie supérieure et s’écoule ensuite dans un récipient convenable. Tout le chlore dégagé aux anodes se rassemble dans la partie du creuset comprise entre son couvercle et la surface du bain, il se dégage par un ajutage latéral. On prétend que le prix de revient du sodium ne dépasse pas 2 fr. le kilogr. Borchers a donné la description d’un appareil pouvant être utilisé pour la préparation du sodium, mais qui n’a pas encore reçu la sanction de la pratique. L’usine Castner, la Société d’aluminium préparent le sodium par électrolyse de la soude caustique en opérant à une température aussi basse que possible dans un creuset en fer qui reçoit le bain électrolytique. La cathode est en fer, et le sodium mis en liberté se rend dans une espèce de cloche qui entoure la cathode. On l’élimine au fur et à mesure de sa production en le puisant avec une écumoire en fer dont les trous laissent passer la soude caustique et retiennent le métal.
Le courant utilisé par Y Aluminium Company, dans son usine d’Oldbury (Castner), est de 1.000 ampères avec un voltage de 4 volts 1/2. La production par semaine est de 4 à tonnes. La plus grande partie du sodium est transformée en peroxyde de sodium, produit actuellement fort utilisé pour la fabrication de l’eau oxygénée. Le procédé Castner est également exploité aux Etats-Unis par la Niagara Electro-Chemical Company, à Niagara Falls. L’usine dispose de 800 chevaux électriques, et produit du peroxyde et du sodium utilisé dans la transformation du ferrocyanure en cyanure.
Le sodium préparé industriellement est fondu avec précaution et coulé dans une lingotière ; l’opération ne présente aucun danger d’inflammation quand on éloigne toute trace d’eau et qu’on opère avec précaution. Ce sodium se trouve dans le commerce en bâtons prismatiques de 2 tm ,5 de large et de 30 centim. de longueur. Pour certaines réactions organiques, en particulier dans la préparation de l’antipyrine, on se sert commodément de sodium en fil que l’on trouve aujourd’hui dans le commerce. On purifie le sodium en le soumettant à la distillation dans un courant d’azote.
Propriétés physiques. — Le sodium est un métal blanc d’argent qui cristallise par fusion en pyramides pointues qui paraissent appartenir au système quadratique. Son poids spécifique est 0,9735 à 13°, 5. Il constitue un métal mou, devenant dur cependant à — 20° ; il lond à 95°, 6 en un liquide tout à fait comparable au mercure. Son point d’ébullition mal déterminé est compris entre 8*J0 et 954°. La vapeur, vue sous une épaisseur suffisante, présente une coloration pourpre. Il est soluble dans l’ammoniaque liquide en formant une liqueur bleue qui abandonne le sodium par évaporation du dissolvant. Sa chaleur spécifique s’accorde avec la loi de Dulong et Petit. Propriétés chimiques. — Le sodium se combine facilement à l’oxygène pour donner d’abord de l’oxyde de sodium NaO, puis du bioxyde NaO 2 ; toutefois, si l’oxygène est rigoureusement sec, la réaction n’a pas lieu, et le métal peut être distillé dans un courant d’oxygène. A l’air humide, un morceau de sodium fraîchement coupé perd immédiatement son brillant et se recouvre d’une couche blanche d’hydrate de soude :
Na -f- H-O 2 = NaOHO + H.
Aussi le sodium doit-il être conservé dans des vases fermés sous une couche d’hydrocarbure comme les huiles de pétrole. La réaction avec l’eau est très vive, un petit morceau de sodium projeté dans une cuve pleine d’eau la décompose aussitôt avec production d’hydrogène et formation de soude qui passe en solution et rend l’eau alcaline. Le sodium, séparé de l’eau par une couche gazeuse, tourne sur lui-même et se promène à la surface du liquide dans toutes les directions ; ces mouvements, analogues à ceux qui se produisent avec les liquides en caléfaction, sont produits par la même cause, l’hydrogène jouant ici le rôle de la vapeur dans ces derniers phénomènes. La température n’est pas suffisante pour produire l’inflammation de l’hydrogène ; on y arrive cependant en immobilisant le sodium sur un papier buvard placé à la surface de l’eau. L’affinité du sodium pour l’oxygène se manifeste aussi dans son action réductrice sur les gaz sulfureux, carboniques et sur un grand nombre de composés oxygénés des métalloïdes. Tous les oxydes métalliques formés avec un dégagement de chaleur inférieur à 100 calories sont décomposés par le sodium avec mise en liberté du métal, tels sont les oxydes de 1er, de nickel, d’antimoine, les
