Interaction ferromagnétisme et antiferromagnétisme (magnéton de Bohr)

Le problème exposé dans ce sujet a été résolu.

Bonjour à tous,

Encore une fois me voici avec des questions au sujet des propriétés magnétique des composés inorganique. Ah masochisme quand tu nous tiens.

Cette fois j’aimerais étudier deux spinelles :

  1. $\text{Ni}^{\text{II}}\text{Fe}^{\text{III}}_2\text{O}_4$
  2. $\text{Fe}^{\text{II}}\text{Fe}^{\text{III}}_2\text{O}_4$

Spinelle Nickel-Fer

Nickel Octaedrique

$[\text{Ni}^{2+}]_{\text{Oh}} = [\text{Ar}] 3\text{d}^8 $

$$ \underbrace{\begin{array}{|c|}\hline\uparrow \\\hline\end{array} \begin{array}{|c|}\hline\uparrow\\\hline\end{array}}_{e_{g}} \\ \underbrace{\begin{array}{|c|c|c|} \hline \uparrow \downarrow & \uparrow \downarrow & \uparrow \downarrow \\ \hline \end{array}}_{t_{2g}} $$
$$ s_{Ni} = n_{\text{celib}} * \frac12 = \frac22 $$

Fer Tetraedrique

$[\text{Fe}^{3+}]_{\text{Td}} = [\text{Ar}] 3\text{d}^5 $

$$ \underbrace{\begin{array}{|c|c|c|} \hline \uparrow & \uparrow & \uparrow \\ \hline \end{array}}_{T_{2}} \\ \underbrace{\begin{array}{|c|}\hline\uparrow \\ \hline\end{array} \begin{array}{|c|}\hline\uparrow\\\hline\end{array}}_{E} $$
$$ s_{Fe} = n_{\text{celib}} * \frac12 = \frac52 $$

Magnéton de Bohr

Les problèmes commencent, j’ai deux formules différentes pour calculer ce genre de paramêtres. Donc dîtes moi, s’il vous plait, ce que vous voyez de faux :

$$ \text{M}_{NiFe_2O_4} = \underbrace{s_{Ni}}_{\text{Oh}} - \underbrace{2s_{Fe}}_{\text{Td}}= \frac22 - 2\frac52 = -\frac82 = 4µ_B $$

Spinelle Fer-Fer (magnétite)

Fer Octaedrique

$[\text{Fe}^{3+}]_{\text{Oh}} = [\text{Ar}] 3\text{d}^5 $

$$ \underbrace{\begin{array}{|c|}\hline\uparrow \\\hline\end{array} \begin{array}{|c|}\hline\uparrow\\\hline\end{array}}_{e_{g}} \\ \underbrace{\begin{array}{|c|c|c|} \hline \uparrow & \uparrow & \uparrow \\ \hline \end{array}}_{t_{2g}} $$
$$ s_{Fe} = n_{\text{celib}} * \frac12 = \frac52 $$

$[\text{Fe}^{2+}]_{\text{Oh}} = [\text{Ar}] 3\text{d}^6 $

$$ \underbrace{\begin{array}{|c|}\hline\uparrow \\\hline\end{array} \begin{array}{|c|}\hline\uparrow\\\hline\end{array}}_{e_{g}} \\ \underbrace{\begin{array}{|c|c|c|} \hline \uparrow \downarrow & \uparrow & \uparrow \\ \hline \end{array}}_{t_{2g}} $$
$$ s_{Fe} = n_{\text{celib}} * \frac12 = \frac42 $$

Fer Tetraedrique

$[\text{Fe}^{3+}]_{\text{Td}} = [\text{Ar}] 3\text{d}^5 $

$$ \underbrace{\begin{array}{|c|c|c|} \hline \uparrow & \uparrow & \uparrow \\ \hline \end{array}}_{T_{2}} \\ \underbrace{\begin{array}{|c|}\hline\uparrow \\ \hline\end{array} \begin{array}{|c|}\hline\uparrow\\\hline\end{array}}_{E} $$
$$ s_{Fe} = n_{\text{celib}} * \frac12 = \frac52 $$

Magnéton de Bohr

Les problèmes commencent, j’ai deux formules différentes pour calculer ce genre de paramêtres. Donc dîtes moi, s’il vous plait, ce que vous voyez de faux :

$$ \text{M}_{Fe_3O_4} = \underbrace{s_{Fe} + s_{Fe}}_{\text{Oh}} - \underbrace{s_{Fe}}_{\text{Td}}= \frac{5+4}{2} - \frac52 = -\frac42 µ_B = 2µ_B $$

Les deux équations de calcul de l’aimantation ne correspondent pas entre elles. Je n’arrive pas a saisir laquelle ai-je mal recopié ou laquelle est juste ?

Merci à vous

+0 -0

Mais tu ne décris qu’une méthode ici ! C’est quoi la deuxième ?

Tes résultats sont visiblement faux (de ce que je peux trouver sur internet : $Fe_3O_4 => 4 \mu_B$ et $NiFe_2O_4 => 2\mu_B$.

Au niveau des liaisons aucun électrons ne s’apparient avec ses voisins ? C’est uniquement des liaison ioniques ? Tu confirmes ?

Sinon il me semble que c’est une histoire de "qui est où" dans les sites tétra et octa.

Tu as toujours un $Fe^{3+}$ dans un site octa et un dans un site tétra (en effet c’est le plus petit des ions qui se met dans le site tétra car moins d’espace et $Fe^{3+}$ est plus petit que $Fe^{2+}$ ou $Ni^{2+}$ ). Ensuite il s’avère que les spins dans le site tétra seront anti aligné par rapport aux spins dans les sites octa (histoire de couplage du au recouvrement de OA, c’est antiferromagnetique). Ce qui fait que les 2 $Fe^{3+}$ s’annulent.

Au final il n’y a que le 3eme ion qui intervient. Du coup pour $Fe_3O_4$ il y a 4 électrons célibataire d’où $M = 4 \mu_B$ et pour $NiFe_2O_4$ il y a deux électrons célibataire donc $M=2\mu_B$.

(n’oublie pas $g_s$ dans tes calculs de moment magnétique : $ M = g_sS\mu_B$ et $g_s \approx 2$ )

(j’ai glané les info sur internet donc il y a peut être des erreurs ^^)

PS: avec ces conneries je me mets a la chimie, je découvre des trucs comme les OM, les liaisons et ts :D

+1 -0

Tes résultats sont visiblement faux

Faudrait m’expliquer j’ai, dans mes balises erreurs les mêmes résultats que toi sur la fin, donc mes résultats sont justes non ? :)

Alors par contre les formules justement je ne les avais pas !!!

$$ M=g_sSμ_B $$

En fait c’est quoi ? Ça calcule l’aimantation en fonction du magnéton de Bohr, ça, ça va. Mais le terme que tu me demande d’ajouter ($g_s$) à quoi sert-il ?

Et d’après ce que je vois on a $S = S_{Oh}-S_{Td}$ avec $S_{Oh} = \sum S_i$ et $S_{Td} = \sum S_j$

$$ M=g_sμ_B (S_{Oh}-S_{Td}) $$

C’est uniquement des liaison ioniques ? Tu confirmes ?

Oui tout est ionique ^^

par rapport aux spins dans les sites ortho

euh "octa" plutot ? :p

+0 -0

Faudrait m’expliquer j’ai, dans mes balises erreurs les mêmes résultats que toi sur la fin, donc mes résultats sont justes non ? :)

Blackline

Nope. Moi j’ai écris l’inverse de toi ^^ tu écris :

$NiFe_2O_4 => 4\mu_B$

$Fe_3O_4 => 2\mu_B$

j’écris :

$NiFe_2O_4 => 2\mu_B$

$Fe_3O_4 => 4\mu_B$

En fait c’est quoi ? Ça calcule l’aimantation en fonction du magnéton de Bohr, ça, ça va. Mais le terme que tu me demande d’ajouter ($g_s$) à quoi sert-il ?

Blackline

Le magnéton de Bohr faut plus le voir comme une unité pratique (au même titre que la mole, on pourrait très bien parler en nombre d’atomes mais ça serait chiant il y aurait des puissances partout), c’est pas l’intensité du moment magnétique de l’électron. Si on parle en "magnéton de Bohr" le moment magnétique d’un électron c’est $\mu_e=g_sS=\frac{g_s}{2} \approx 1 $. En Si ça devient : $\mu_e=g_sS\mu_B$.

(ce résultat proviens de la mécanique quantique des champs, c’est la constante de couplage de l’interaction).

Et d’après ce que je vois on a $S = S_{Oh}-S_{Td}$ avec $S_{Oh} = \sum S_i$ et $S_{Td} = \sum S_j$

$$ M=g_sμ_B (S_{Oh}-S_{Td}) $$
Blackline

Oui tu peux l’écrire comme çela. Et comme tu as un $Fe^{3+}$ en ortho et un en tetra :

$$ M=g_s\mu_B (S_{A^{2+}}+S_{Fe^{3+}}-S_{Fe^{3+}}) = g_s\mu_B S_{A^{2+}}$$

Ici $A=Fe^{2+}$ ou $Ni^{2+}$

euh "octa" plutot ? :p

Blackline

Corrigé ^^

edit :

Beeeeeek, quelle horreur :p

pierre_24

J’en ai encore des frissons ! :p

+1 -0

Boarf je suis pas spécialisé.

Pour dire un truc qui claque je fais de la physique des particules à basses énergies (c’est le pendant opposé du CERN qui fait de la haute énergie, l’objectif c’est faire des mesures de haute précision afin de mettre en défaut le modèle standard et mettre des contraintes sur tous les modèles théoriques).

Mais pour être plus factuel je suis actuellement "physicien expérimentale" (comprendre bidouille en tous genre, dans tous les domaines, surtout ceux où tu y connais rien… )

En formation j’ai fais un master en physique des particules, mais pour ce qu’il en reste…

Et bah ! Content de te compter dans l’équipe active de ZdS ! Même si tu semble un peu utiliser des termes réducteurs, je suis certain (on dirait un enfant qui dit "toi té kro for en fet"), au vue des tes explications, que tu connais assez de choses pour mériter ce titre.

+1 -0
Connectez-vous pour pouvoir poster un message.
Connexion

Pas encore membre ?

Créez un compte en une minute pour profiter pleinement de toutes les fonctionnalités de Zeste de Savoir. Ici, tout est gratuit et sans publicité.
Créer un compte