À propos du groupe du spinelle. Petite introduction. Durant les années '70, j'ai collaboré à des travaux de synthèse de catalyseurs (de polymérisation spécifiques) "métalliques"
dissous en phase organique.
Pour réaliser cet exploit, le cata doit se trouver greffé de divers radicaux organiques, qui le rendent compatible avec le solvant organique.
J'ai ainsi synthétisé le π-allyl-nickel, charmante molécule qui ne subsiste que dans une atmosphère d'argon ou d'azote (milieu délétère pour le virus).
Dans une autre catalyse, j'ai établi (par RMN) la cinétique de catalyseurs que nous dénommions les "mu-oxo's", avec mu = µ ; c'est un type de liaison chimique, typique des complexes.
Notre travail était une extension d'études faites à l'IFP de Paris (j'ignore s'il existe encore).
En général, la catalyse se fait souvent en mode hétérogène, le cata non soluble étant déposé sur un support.
Ici, c'était de la catalyse de polymérisation de divers monomères en phase homogène, avec donc le cata solubilisé dans le même solvant que le monomère. C'est pour cette raison que je pouvais faire mes analyses RMN en phase liquide. La RMN des liquides est plus fine que celle des solides.
(la RMN médicale est basée sur le même phénomène de résonance des protons, mais en les différenciant par leurs temps de relaxation différents, ce qui donnent des images).
Les µ-oxo étaient en fait des dérivés contenant la séquence M-O-M', avec une alternance de métaux bivalents et trivalents.
On n'avait rien inventé. Cette séquence existe dans le monde minéral depuis la nuit des temps, et sa probabilité de formation est grande puisqu'on retrouve les MOM' dans les CAI's !
En fait ces espèces minérales appartiennent au groupe du spinelle (
spinel en anglais) et de genre masculin, malgré la rime. C'était d'ailleurs la façon de penser d'Alfred Lacroix (Mâcon 1863 – Paris 1948).
Beaucoup de minéraux ont cette formule MM'
2O
4.
Le Spinelle est le minéral de référence de ce groupe important.
Sa formule est MgAl
2O
4. On y retrouve en fait des éléments essentiels créés par la nucléosynthèse et qui se rencontrent dans les CAI's en particulier avec d'autres oxydes primordiaux, en particulier l'oxyde d'Aluminium Al
2O
3 et des oxydes de titane.
Comme le magnésium est aussi abondant dans la nucléosynthèse, on le retrouve en compagnie de l'alumine (ou corindon Al
2O
3) sous la structure du spinelle, avec Mg, le métal bivalent Mg
2+ et Al trivalent Al
3+. Les amateurs de lames minces connaissent cette compétition qui existe entre Mg et Fe, que ce soit par ex. dans les olivines ou les pyroxènes.
De nombreuses molécules possèdent cette composition MM'
2O
4.
En particulier on trouvera la chromite et la magnétite.
D'une manière générale en écrivant différemment la formule générale, voici les diverses possibilité : AB
2X
4 avec :
A = Fe, Mn, Mg, Mn, Si, Ge, Co, Cu, Sb, Zn, Ti, Ni;
B = Fe, Cr, V, Mn, Al, Co, In, Ir, Rh, Pt, Ni;
X = O2-, S2- or Se2-.
La magnétite a pour formule Fe3O4. Jadis, les géologues écrivaient prosaïquement la formule FeO.Fe2O3 plus facile à mémoriser et comprendre des étudiants.
En fait cet oxyde appartient aussi au groupe des spinelles, avec le cation divalent Fe2+ et le trivalent Fe3+, dans la formule Fe2+Fe3+2O4 (à comparer avec AB2X4). Cette structure lui permet d'avoir des propriétés magnétiques.
La chromite a pour formule (Fe,Mg)Cr2O4. Les cations Fe2+ et Mg2+ sont bivalents alors que le chrome est trivalent Cr3+.
Dans ce composé, on constate que le magnésium se voit concurrencé par le fer (ferreux), toujours abondant. Le zinc aussi peut participer à la composition, tandis que Al peut remplacer Cr.
Tout reste possible pour autant que le réseau cristallin ne se déforme pas trop. En réalité, cette complexité n'est qu'apparente (pour le chimiste).
Le chrome est un élément parfois abondant dans les météorites (jusqu'à 2 %) car c'est un élément sidérophile. Cr3+ peut remplacer Fe3+ et Al3+ pour autant qu'il occupe un site octaédrique.
En outre, la présence de Brezinaite, Cr3S4, peut apparaître dans les météorites. C'est le sulfure de chrome.
Ce minéral a été découvert par l'un des précurseurs de Ludo à Vienne, Aristides Brezina [1848 – 1909). Ce scientifique a joué un rôle très important dans l'étude et la classification des météorites au Musée d'Histoire Naturelle de Vienne. La localité-type (origine de la découverte du 1er échantillon) est la météorite Irwin-Ainsa (météorite Tucson).
Sur Terre ce minéral est très rare.
La chromite (Fe,Mg)Cr2O4, opaque, est de teinte noire avec un éclat semi-métallique. Elle peut présenter une transparence dans les bruns. Elle est inaltérable sur Terre.
Si les spinelles existent dans les CAI's (les 1ers solides à s'être formés dans la nébuleuse) c'est qu'ils sont réfractaires à la chaleur. Leur point de fusion est toujours très élevé. Ils cristallisent donc en 1er lieu, avant les olivines par exemple.
Il se trouve qu'une découverte terrestre nous surprend. On a trouvé de la chromite dans la kimberlite à diamants en Sibérie. Ce fait corrobore la phrase précédente.
D'autres subtilités existent, mais ces propos constituent l'essentiel.
Dans les lames minces, la chromite est évidemment un opaque. Elle pourrait être distinguée en lumière réfléchie coaxiale (je n'en ai jamais vue).
Moins il y a de fer, plus elle devient transparente.
Voilà un résumé de mes idées.
Je ne vous les présente pas d'une façon académique, ordonnée, amidonnée comme dans l'Enseignement.
L'Histoire a souvent été présentée de manière verticale, plus rationnelle peut-être (on considère un seul pays). Elle aurait aussi dû être complétée par une approche horizontale, où tout est dans tout, comme on le vit aujourd'hui…
Roger.
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Sujet: Groupe du spinelle: chromite, magnétite, etc. 
Ven 22 Oct - 6:14
