3. Les spinelles ferrifères
• Magnétite
La magnétite Fe2+Fe23+O4 a une structure du type « spinelle inverse » avec un paramètre a = 0,839 nm ; sa formule structurale s'écrit donc, d'après la convention définie plus haut : Fe3+(Fe2+ ( Fe3+)O4.
Les moments magnétiques des ions Fe3+ et Fe2+ sont respectivement 5 et 4 magnétons de Bohr. Tous les moments en site tétraédrique sont parallèles entre eux, ceux en site octédrique de même, et les études de diffraction neutronique ont montré que les moments magnétiques de cations en site tétraédrique et en site octaédrique sont antiparallèles suivant [111]. Autrement dit, le réseau des ions magnétogènes est subdivisé en deux sous-réseaux, aimantés en sens inverse, ceci confirme le travail de Néel en 1948. Si les moments étaient égaux dans les deux sous-réseaux, le moment résultant serait nul, et l'on aurait une substance antiferromagnétique. Dans le cas de la magnétite, le moment résultant est : →5 (←4 ( ←5) = 4 magnétons de Bohr, correspondant à une aimantation à saturation de 93 u.é.m. C.G.S. ; c'est un ferrimagnétique typique dans le sens de L. Néel. La température de Curie est de 578 0C, elle correspond au passage de l'ordre ferrimagnétique, à longue distance et température faible, au désordre quand la température augmente. Ce sont les deux propriétés fondamentales de cette espèce du point de vue magnétique.
À l'état naturel, la magnétite pure est assez rare ; plus généralement, on rencontre des magnétites substituées (des ions Fe2+ peuvent être remplacés par des ions Mg2+, des ions Fe3+ par Al3+ et Cr3+) et des solutions solides entre la magnétite et l'ulvöspinelle (titanomagnétites), la magnétite et la maghémite (titanomaghémites), la magnétite et la hausmannite. Les cristaux courants (cf. minéralogie, pl. III) sont de faciès octaédriques {111}, mais, le plus souvent, la magnétite se présente en masses granulaires d'un n […]
… pour nos abonnés, l'article se prolonge sur 5 pages…
