Synthèse et étude des propriétés structurales, magnétiques et chimiques de ferrates (IV), (V) et (VI) alcalins

Ce mémoire porte sur la synthèse et la caractérisation physico-chimique de ferrates (IV), (V), (VI) alcalins. La première partie est consacrée à l'étude du système K- Fe-O. Après une revue bibliographique sur les oxydes potassiques, les synthèses réalisées par réaction entre KO2 et un oxyde de fer ont montré qu'il était possible d'obtenir K2FeO4 à 350°C sous pression atmoshérique d'oxygène, ou à 450°C en ampoule scellée sous vide. Le ferrate (V) n'a été que décelé dans certains des mélanges préparés, le degré (IV) n'a jamais été trouvé. L'étude du système Na- Fe-O a permis de révéler l'existence d'un ferrate (IV) sodé de formule Na4FeO4. De symétrie triclinique, cette phase appartient à la série Na4MO4 (M = élément de transition). Dans ce composé le fer est en site tétraédrique. Na4FeO4 s'ordonne antiferromagnétiquement à 16 K. L'examen de la structuremagnétique montre que les interactions d'échange doivent se faire par des chemins de superéchange Fe-O-Na-O- Fe. Na4FeO4 est le premier exemple de matériau qui stabilise Fe(IV) en coordinence tétraédrique. Avec nos conditions expérimentales il n'a pas été possible de stabiliser un ferrate (VI), tandis qu'un ferrate (V) n'a été que décelé qu'en opérant en présence d'oxygène généré in-situ dans l'ampoule ou en présence d'hydroxyde. L'étude de la mixité sodium-potassium a mis en évidence l'existence d'un ferrate (V) de formule K2NaFe04' Isotype de K2NaMn04' le Fe (V) est en coordinence tétraédrique d'oxygène. Paramagnétique jusque 4,2 K, les paramètres Mössbauer de ce Fe(V) haut spin ont été précisés pour la première fois. L'optimisation de la synthèse des ferrates (VI) par voie électrochimique est également décrite. Les ferrates (IV) et (V) se dismutent en donnant du Fe(VI) et du Fe(III) sous forme Fe(OH)3. Une dernière paltie du mémoire est consacrée à l'étude de propriétés chimiques du fer à haut degré d'oxydation qui possède des applications industrielles potentielles dans le domaine de l'énergie et de l'environnement.