Coupellation

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La coupellation est un type d'opération métallurgique thermique par oxydation, destinée à isoler les métaux précieux ou en tester leur proportion de cuivre (orfèvrerie ou monnayage). Elle part du postulat que l'or et l'argent ne s'oxydent pas à hautes températures, contrairement au cuivre.

L'essayeur, après avoir prélevé deux échantillons sur la pièce à vérifier, place l'un d'eux dans une coupelle de phosphate de chaux avec une dose déterminée de plomb[1]. Le plomb, en fondant, va agglomérer les métaux oxydables et pénétrer dans la coupelle, ne laissant que les métaux purs dans celle-ci. La comparaison du résultat de la fonte avec l'échantillon de base permet de déterminer le titre du métal ou de l'alliage constituant la pièce.

La méthode a été améliorée au fil du temps, notamment pour permettre de déterminer le taux d'or dans un alliage or-argent, mais elle est critiquée aux XVIIIe et XIXe siècles par les scientifiques pour son approximation.

Historique[modifier | modifier le code]

La méthode de la coupellation connue depuis plus de 3 000 ans av. J.C[2], notamment en Chine[3]. Au Moyen-Âge, elle est décrite par Theophilus Presbyter au début du XIIe siècle[3] et est popularisée vers 1300 en France, d'où elle se répand en Europe[4].

La méthode fonctionne pour l'or ou l'argent, mais pas pour un alliage de ces deux métaux : en 1518 la découverte de « l'inquartation » permet de résoudre ce problème. Au XVIIIe siècle, il deviendra possible de récupérer l'argent utilisé lors de ces essais[3].

Aux XVIIIe et XIXe siècles les scientifiques critiquent la coupellation pour son approximation.

Mise en œuvre[modifier | modifier le code]

Préparation, chauffe, et mesure finale[modifier | modifier le code]

Le procédé nécessite un creuset en phosphate de chaux, nommé coupelle. La pâte servant à constituer la coupelle est issue de cendre blanche issue d'os d'animaux, tamisée et agglomérée à l'eau dans un linge[3]. La formation de la coupelle par moulage est un processus exigeant, demandant une certaine expérience : la coupelle doit être suffisamment poreuse pour absorber le plomb, mais assez pressée pour ne pas laisser passer la totalité du métal. La coupelle est ensuite chauffée dans un four à température modérée[3].

L'essayeur prélève sur la pièce à tester deux petits échantillons du métal à soumettre à l'expérimentation[3] (test destructif). Ces deux échantillons sont pesés, un échantillon est choisi pour être témoin et conservé de côté, l'autre échantillon est placé dans une coupelle[3].

L'essayeur place dans la coupelle l'échantillon associé à du plomb. La quantité de plomb à ajouter est déterminée par des tables officielles[3].

L'ensemble est placé dans un petit four. Sous l’effet de la chaleur, le plomb devient litharge (oxyde de plomb) et est absorbé par la coupelle, entraînant avec lui l'oxyde de cuivre présent dans l'alliage ou le métal à tester[3].

Seul reste après la chauffe le métal pur, non oxydable — or, argent ou les deux mêlés. Ce résidu est comparé à l'échantillon-témoin par pesée et est alors déterminée par proportionnalité le taux de métal pur dans la pièce, hormis pour l'or et l'argent mêlés[3].

Cas de l'argent et de l'or mêlés : l'inquartation[modifier | modifier le code]

L'or et l'argent sont deux métaux purs, et sont souvent utilisés en complément : l'argent sert de base à un ouvrage d'or, pour compenser la malléabilité et la ductilité de l'or. Or, lors d'une coupellation, l'or et l'argent restent mêlés après la fonte et il n'est pas possible de déterminer la proportion de chacun[3].

Lors d'un contrôle de l'or, une « inquartation » est faite : est ajouté à la coupellation d'or trois fois son poids en argent[5] (un quart d'or, trois-quarts d'argent). Cet ensemble est chauffé jusqu'à fusion, puis placé dans de l'acide nitrique jusqu'à disparition de l'argent. Sans cette augmentation provoquée de la proportion d'argent, il ne serait pas possible à l'acide de fonctionner. Une fois l'argent disparu, il est alors possible de connaître la seule proportion d'or présent dans l'échantillon[3].

L'argent utilisé lors de l'inquartation est perdu. La possibilité de le récupérer ne sera possible que deux siècles plus tard (mentionné à la fin du XVIIIe siècle, dans la comptabilité de la Zecca[3]), en immergeant dans la solution acide des plaques de cuivre, sur lesquelles l’argent vient se déposer. Ce précipité est traité au salpêtre et au borate de soude, puis fondu au creuset[3].

Critiques de la méthode[modifier | modifier le code]

Mathieu Tillet publie en 1761, 1763 et 1769 les résultats de ses expériences quant au procédé du coupellation. Il y constate que ce procédé n'est pas précis, des erreurs de plusieurs millièmes étant possibles en fonction des lieux et des essayeurs. Ces résultats ne seront cependant pas considérés du fait de l'absence de plaintes et des trop grands changements nécessaires pour changer de méthodologie[1].

À la suite de l'affinement des méthodes de production des métaux précieux, Louis Joseph Gay-Lussac reprend ces constatations et relève les nombreux défauts de la coupellation : variation de la mesure du fait des paramètres du procédé (chauffe, outillage) et triche possible quant au contrôle final[1],[6]. Il indique également que le contrôle peut varier de plusieurs millièmes entre les pays et les opérateurs[1].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c et d Louis-Joseph Gay-Lussac, Instruction sur l'essai des matières d'argent par la voie humide / par M. Gay-Lussac,... ; publiée par la Commission des monnaies et médailles, (lire en ligne)
  2. (en) Pernicka, E., Rehren, Th., Schmitt-Strecker, S, Late Uruk silver production by cupellation at Habuba Kabira, Syria in Metallurgica Antiqua : in honour of Hans-Gert Bachmann and Robert Maddin by Bachmann, H. G, Maddin, Robert, Rehren, Thilo, Hauptmann, Andreas, Muhly, James David, Deutsches Bergbau-Museum, 1998: p. 123-134.
  3. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m et n Georges-Frédéric Manche, Le contrôle des métaux monétaires : Un contrôle aléatoire au service du bimétallisme : l'exemple vénitien (Actes du colloque Naissance de la science dans l'Italie antique et moderne - décembre 2000), Université de Haute-Alsace, Peter Lang, (ISBN 3-03910-409-8, lire en ligne), p. 104-107
  4. Jacques-Paul Migne, Encyclopédie théologique: ou, Serie de dictionnaires sur toutes les parties de la science religieuse ... t. 1-50, 1844-1862; nouv, ser. t. 1-52, 1851-1866; 3e ser, (lire en ligne)
  5. Catherine Arminjon, « ESSAIS, or et argent », sur Encyclopædia Universalis (consulté le 21 mars 2016)
  6. Georges-Frédéric Manche, Le contrôle des métaux monétaires : Un contrôle aléatoire au service du bimétallisme : l'exemple vénitien (Actes du colloque Naissance de la science dans l'Italie antique et moderne - décembre 2000), Université de Haute-Alsace, Peter Lang, (ISBN 3-03910-409-8, lire en ligne), p. 99-102