TP
Ferrites Spinelles

Les ferrites sont des céramiques composées d’oxyde de fer III présentant souvent des propriétés magnétiques intéressantes.
Le but de ce TP est d’observer l’effet d’un changement du cation métallique utilisé sur les propriétés magnétiques et cristallines de ferrites spinelles.
Nous avons donc synthétisé un composé de Ni1-xZnxFe2O4, en prenant x=1. Le composé que nous avons produit est donc ZnFe2O4.

I) Synthèse par voie céramique

Pour cette synthèse, nous avons utilisé de l’oxyde de zinc (ZnO) et de l’oxyde de fer III (Fe2O3).

La réaction chimique mise en œuvre est donc :
ZnO + Fe2O3 -> ZnFe2O4
Il faut noter qu’il n’y a ni perte ni gain de masse lors de cette réaction.

L’objectif est de synthétiser 1g de ferrite spinelle en utilisant les 2 réactifs en proportions stoechiométriques.
ZnO a une masse molaire de 81.39 g.mol-1. Pour avoir une quantité de matière de 4.138*10-3 mol, on utilise donc 337.6 mg de ZnO.
Fe2O3 a une masse molaire de 159.7 g.mol-1. On utilise les réactifs dans les proportions stoechiométriques 1 pour 1 donc même quantité de matière pour les 2. On utilise 662.4 mg de Fe2O3.

La méthode céramique nécessite de mélanger les 2 réactifs et de les broyer finement pour réduire la taille des grains pour ainsi augmenter la surface de contact. Ce mélange subit alors un traitement thermique afin que la réaction se fasse sous forme solide.
D’après la littérature, une température de 1000°C pendant 6 heures est suffisante pour que la réaction se fasse.

Après avoir laisseé refroidir le composé on le broie à nouveau. On obtient 0.91g de ZnFe2O4 ce qui nous donne un rendement de 91%.

II) Structure

Dans une structure spinelle, les cations métalliques se placent soit dans les sites tétraédriques soit dans les sites octaédriques. Nos 2 cations, Zn2+ et Fe3+ peuvent exister en octaédrique comme en tétraédrique. Cependant, nous savons que Zn2+ sera dans un des sites tétraédriques tandis que les