La synthèse des pierres précieuses

La synthèse des pierres précieuses
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Les hautes températures Par Jacques LACHNITT
PUF, 1961
95-98
TEXTE & TEST
La synthèse des pierre précieuses
Par Jacques LACHNITT
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VI. - La synthèse des pierres précieuses
Parmi les réactions physiques qui nécessitent des températures élevées pour se
produire, il faut mettre en évidence celles qui permettent la synthèse des pierres
précieuses et dont la plus connue est la fabrication synthétique du diamant.
Le diamant est comme chacun le sait une variété allotropique du graphite qui
n’existe qu’à l’état métastable à la pression et à la température ordinaires; le diamant que
l’on trouve dans la nature aurait été lui-même obtenu par une trempe brutale au cours
d’un quelconque bouleversement géologique. Pour obtenir un diamant synthétique, il faut
donc allier température et pression élevées. Le premier à tenter cette expérience fut le
chimiste français Moissan qui à partir de 1896 utilisa à cet effet le four électrique à arc qu’il
venait de mettre au point, et qui lui permettait d’atteindre
3 500° C. Pour créer les
fortes pressions, il utilisait la propriété que présente la fonte d’augmenter de volume en se
solidifiant; en refroidissant brutalement une masse de fonte liquide, le centre peut se
trouver soumis à des pressions considérables. Moissan chauffait ainsi dans un creuset de
charbon du fer recouvert de charbon de grande pureté produit par la combustion de sucre.
Le fer dissolvait du carbone, puis à la température maximale de l’arc, il se volatilisait en
surface. En plongeant alors le creuset dans de l’eau froide, le résidu se prenait en masse
et après dissolution du fer par un acide, Moissan séparait le graphite et les parcelles de
diamant formées par flottaison dans de l’iodure de méthylène, de densité intermédiaire
entre celles des deux variétés de carbone.
Pendant plus d’un demi-siècle, les expériences de Moissan furent renouvelées sans
succès malgré le recours à d’énormes pressions, en particulier par le physicien américain
Bridgman, spécialiste de ces questions qui lui valurent le prix Nobel.
A la fin des années cinquante, cependant, les physiciens de la General Electric
parvinrent à fabriquer dans leurs laboratoires un grand nombre de diamants artificiels
d’une dureté encore supérieure à celle des diamants naturels. Il semble que la pression
utilisée alors soit de 120 000 atmosphères et la température de 2 600° C. Le principe
essentiel repose sur l’utilisation d’un catalyseur, qui agit comme un film mince entre le
graphite et le cristal de diamant en formation. Comme catalyseurs, de nombreux métaux
ont pu être utilisés : chrome, manganèse, fer, cobalt, nickel, palladium, osmium, iridium,
platine; mais, dans la plupart des cas, c’est le tantale qui s’est révélé l’agent le plus actif.
Ces diamants sont évidemment d’une taille encore assez faible, puisque leur poids ne
dépasse pas quelques dizaines de milligrammes, et leur longueur 1 à 2 mm. Mais la
technique nous a déjà habitués à de tels miracles que la prochaine décade verra peut-être
la fabrication de diamants artificiels aussi beaux que des vrais.
Insérer les légendes dans la figure :
Alumine en poudre
Cristal en formation
Fenêtre transparente
H2
O2
Fig. - 14 Fabrication au laboratoire du saphir et du rubis
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L’alumine tombe à travers la flamme d’un chalumeau oxhydrique dans lequel elle fond et vient cristalliser
sur un support réfractaire.
D’autres pierres précieuses peuvent encore être obtenues synthétiquement. Le
rubis, le saphir, par exemple, sont des cristaux d’alumine colorés par de très faibles
additions d’oxydes : oxyde de chrome colorant en rouge pour le rubis, oxyde de cobalt
colorant en bleu pour le saphir. On peut les reproduire au laboratoire en versant très
lentement de la poudre d’alumine additionnée d’oxyde sur une goutte d’alumine en fusion
(figure 1). Il est impossible de distinguer ces cristaux de ceux recueillis dans la nature,
même en utilisant des techniques aussi poussées que l’examen aux rayons X. La France
est actuellement un des plus gros producteurs de rubis artificiels.
d’après : Les hautes températures, Jacques Lachnitt
P.U.F., 1961
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Exercices :
“Parmi les réactions physiques qui nécessitent des températures élevées pour se
produire, il faut mettre en évidence celles qui permettent la synthèse des pierres
précieuses et dont la plus connue est la fabrication synthétique du diamant.” .
Réécrire une phrase, tirée de la citée ci-dessus, en commençant comme suit :
”La plus connue ________________________________________________________________
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Remplacer les formes en caractères gras par POUR QU’ON..., et IL FAUT QU’ON..., puis
reconstruire la phrase suivante : “Pour obtenir un diamant synthétique, il faut donc allier
température et pression élevées.” :
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Remplacer le mot en caractères gras par un mot ou expression synonyme et reconstruire
la phrase ”Pendant plus d’un demi-siècle, les expériences de Moissan furent renouvelées
sans succès..” :
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Poser une question portant sur la partie en caractères gras de la phrase suivante :
“Moissan chauffait ainsi dans un creuset de charbon du fer recouvert de charbon de
grande pureté produit par la combustion de sucre.”
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Poser une question à laquelle cette phrase serait une réponse possible : “Le principe
essentiel repose sur l’utilisation d’un catalyseur...” :
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Réécrire la phrase en éliminant le mot puisque et en utilisant le participe présent :
“Ces diamants sont évidemment d’une taille encore assez faible, puisque leur poids ne
dépasse pas quelques dizaines de milligrammes, et leur longueur 1 à 2 mm.”
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Remplacer le verbe en caractères gras par sa forme au futur proche : “la prochaine
décade verra peut-être la fabrication de diamants artificiels aussi beaux que des vrais.”
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Mettre cette phrase à la forme interrogative :” Il est impossible de distinguer ces
cristaux de ceux recueillis dans la nature,...” :
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Ecrire en toutes lettres :
2 600°C : _______________________________________________________________________
2 mm : _________________________________________________________________________
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