Étude de la chimie du SrMoO4

Propriétés des cristaux

Industriellement les oxydes de molybdène sont surtout utilisés comme catalyseurs, en métallurgie fine et comme précurseur pour préparer d’autres composés du molybdène, en particulier les molybdates [38]. Il y a essentiellement deux oxydes de molybdène correspondant aux degrés d’oxydation IV et VI : MoO2 et MoO3. Cette prépondérance des degrés élevés est en rapport avec le remplissage des orbitales d, caractéristiques des premiers éléments de transition, qui entraîne une ionisation facile. La coordinance de Mo est fonction de la formulation du molybdate considéré et pour une formule donnée, par exemple du type AMoO4, de la taille et de l’électronégativité du cation A [38]. Les métaux bivalents donnent seulement AMoO4 et seuls les plus électropositifs forment aussi des polymolybdates. Ces composés ont des structures qui dépendent d’abord de la taille du cation. Les composés du molybdate, avec des métaux alcalino-terreux, comme le SrMoO4 ont une structure quadratique du type scheelite (CaWO4) comme le montre la Figure 3.1 où les cations Sr2+ sont dans des polyèdres à 8 sommets formant des chaînes en zig-zag. Des tétraèdres MoO4 2- non raccordés entre eux sont situés entre chaque paire de polyèdres. Le groupe d’espace du SrMoO4 est I41/a avec les paramètres suivants: a=5,394 Å et c=12,017 Å. Sa masse volumique est égale à 4690 kg.m-3 [38]. Le molybdate de strontium excité par une lumière UV est luminescent avec une couleur bleu-violet [38]. La solubilité dans l’eau du molybdate de strontium à 25 ºC est faible. Elle varie entre 0,12 mol.m-3 et 0,87 mol.m-3 suivant les auteurs [38]. Ce molybdate est très peu réactif du fait de la grande stabilité de son réseau cristallin : il s’avère peu soluble et peu thermolysable ; leurs propriétés chimiques ont été très peu étudiées [38]. La bonne stabilité des molybdates de strontium du point de vue chimique et thermique, leurs qualités mécaniques et optiques sous forme de monocristaux, en font une matrice de choix pour les lasers. Cette utilisation est cependant limitée par la forte bande d’absorption située dans la région 3000-4000 nm. Il peut aussi servir de pigment blanc pour des revêtements anticorrosion.

Synthèse du SrMoO4

La synthèse du SrMoO4 (selon Söhnel et Mullin) a été réalisée à partir du mélange dans une cuve agitée de 250 ml de deux solutions équimolaires de Na2MoO4 et de SrCl2 à 25 ºC selon la réaction suivante [40]: SrCl2 + Na2MoO4 → 2NaCl + SrMoO4↓ Les concentrations initiales des réactifs SrMoO4 utilisées varient entre 15 mol.m-3 et 70 mol.m-3 et les vitesses d’agitation entre 200 et 750 min-1. Le temps total de synthèse est d’environ de 2 heures. Le SrMoO4 précipite sous forme de cristaux bien définis et compacts sans formation de complexes en solution [40]. Selon Söhnel et Mullin [40] la variation de la concentration initiale dans le domaine du rapport de sursaturation (C/Ceq) entre 10 et 38 n’a pas d’influence sur la morphologie des cristaux obtenus et il semble qu’aucun précurseur ne soit formé en solution [40]. Le temps d’induction a été déterminé visuellement en fonction de la sursaturation. Il varie entre 2 et 400 s [40]. Il cristallise dans une seule structure cristalline sans formation de phase amorphe. Les cristaux une fois formés s’agglomèrent rapidement. À la fin du temps d’induction, les cristaux ont la forme de sphères (Figure 3.2 (a)), après 1 min la forme d’un ellipsoïde (Figure 3.2 (b)) et après 30 min les particules de forme ellipsoïdale sont agglomérées (Figure 3.2 (c)) [40]. Les principales conclusions du travail de Söhnel et Mullin sont que l’augmentation de la concentration initiale conduit à une augmentation de la taille moyenne finale des agglomérats obtenus. L’augmentation de la vitesse d’agitation, par contre, diminue la taille moyenne finale des agglomérats. Le temps d’induction diminue aussi avec l’augmentation de la vitesse d’agitation. Les cristaux primaires de forme sphérique semblent continuer à croître même après agglomération [40]. La distribution granulométrique finale présente des particules avec des tailles comprises entre 10 et 100 μm [40].

Montage Expérimental

 La mise au point du montage expérimental a été basée sur la précipitation réalisée par Söhnel et Mullin [40]. Le cristallisoir est en verre avec une capacité de 2 L et est équipé d’une double enveloppe et de quatre contre pales écartées de 90°. L’agitation de la suspension a été réalisée par un agitateur mécanique de diamètre 50 mm (une turbine Rushton ou une hélice mixel TT) en acier inoxydable placé à partir du fond à 1/3 de la hauteur de la cuve , mises en rotation à l’aide d’un moteur Bioblock Scientific Digital 2000. L’énergie dissipée calculée pour l’hélice Mixel TT et la turbine Rushton varie entre 9×10-4 et 1,5 W.kg-1 pour des vitesses d’agitation comprises entre 60 et 700 min-1. Le nombre de Reynolds correspondant appartient à l’intervalle [103 ; 106 ]. La vitesse minimale de mise en suspension Nms a été calculée à partir de l’expression de Zwietering, Eq.3.2, avec une constante Np égale à 6 pour la turbine Rushton et 0,7 pour l’hélice Mixel TT, avec un diamètre de particule dp et une fraction volumique en solide φvs. g est l’accélération de la pesanteur, Δρ est la différence de masse volumique entre le solide et le liquide, ν est la viscosité cinématique de la solution .