FR2632974A1 - Forme mono-atomique a orbitales rearrangees d'elements des metaux nobles et de transition, procedes pour la produire et pour la transformer en le metal correspondant, procede pour la traiter et produit ainsi obtenu - Google Patents

Abstract

L'invention concerne des formes stables, mono-atomiques, non métalliques, à orbitales réarrangées, d'éléments de transition choisis parmi le cobalt, le nickel, le cuivre, l'argent, l'or, le palladium, le platine, le ruthénium, le rhodium, l'iridium et l'osmium, présentant un doublet entre 1400 et 1600 cm**-**1 dans leur spectre infrarouge et ayant une ou des lacunes d'orbitales d partageant de l'énergie avec un ou des électrons. Ces substances sont produites soit à partir de minerais où l'analyse classique ne décèle aucun desdits métaux nobles et de transition, soit par transformation de métaux ou sels métalliques purs desdits éléments en ces formes mono-atomiques à orbitales réarrangées. Applications aux catalyseurs, produits céramiques à hautes températures, matériaux réfractaires et matériaux résistants à la corrosion, aux supraconducteurs à hautes températures et à la production d'énergie.

Description

La présente invention concerne les formes mono-

atomiques de certains éléments des métaux nobles et de transition,-à savoir l'or, l'argent, le cuivre, le cobalt, le nickel et les six éléments de la mine du platine. Plus particulièrement, la présente invention concerne la sé- paration des éléments des métaux nobles et de transition précités sous leurs formes mono-atomiques à orbitales réarrangées à partir de matières existant dans la nature, et la préparation des éléments des métaux nobles et de transition précités, sous leurs formes mono-atomiques à

orbitales réarrangées, à partir de leurs formes métalli-

ques commerciales. Les substances de la présente invention

sont des formes à caractère non métallique, s-tables,sensi-

blement pures, des éléments des métaux nobles et de transition précités, et présentent un réarrangement

d'orbitales électroniques jusqu'ici inconnu dans les -

orbitales "p" vacantes, "d!" et "s". Le réarrangement électronique confère aux éléments mono-atomiques de propriétés électroniques, chimiques, magnétiques et

physiques originales qui trouvent des applications indus-

trielles. -

La présente invention concerne -également le rétablissement de la forme métaliique de chacun des éléments des métaux nobles et de transition précités à partir de leurs formes mono-atomiques à orbitales réarrangées.

Aux fins de la présente demande, les défini-

tions suivantes s'appliqueront: les éléments de transi-

tion ("métaux T") désignent les formes métalliques ou cationiques de l'or, de l'argent, du cuivre, du cobalt et du nickel, et des six éléments de la mine du platine, c'est-à-dire le platine, le palladium, le rhodium, l'iridium, le ruthénium et l'osmium; et "FEMOR" désigne les Formes Elémentaires Mono-atomiques à Orbitales Réarrangées de chacun des métaux T. Les chimistes spécialisés en chimie minérale qui travaillent sur les sels solubles des métaux nobles ont admis jusqu'à une époque relativement récente que les métaux se dissolvent sous forme d'ions libres dans les solutions aqueuses. Dans les années 1960, il a été établi que de nombreux éléments, et en particulier les métaux de transition, sont présents dans les solutions

aqueuses sous forme d'amas d'atomes liés par des liai-

sons métal-métal.

L'or métallique qui a été dissous par l'eau

régale et transformé ensuite en chlorure d'or par évapo-

ration répétée avec HC1 pour éliminer les nitrates consti-

tue ce que l'on appelle couramment la solution de chlo-

rure acide de AuC13 ou HAuCl4. Il a été reconnu que la récupération d'or métallique à partir d'une solution formée.à partir d'eau régale devient plus difficile à proportion de la quantité de NHO utilisée dans les opérations de dissolution initiales. On ne comprend cependant pas couramment la raison pour laquelle l'or qui est dissous avec moins de HNO3 est plus facile à réduire en métal à partir d'une solution de chlorure que l'or qui est dissous en utilisant une plus grande quantité de HNO3. Dans ces deux solutions, l'or est généralement considéré comme étant présent sous la

forme d'un cation or libre.

Il est maintenant reconnu par la plupart des chimistes qui manipulent régulièrement les chlorures d'or que l'or métallique cesse de se désagréger lorsque le HNO est enlevé et peut en fait s'agréger effectivement de nouveau dans certaines conditions et précipiter des solutions de HC1 sous forme de métal. La reconnaissance de ce fait a conduit à la découverte selon laquelle les sels d'or métallique existent dans les solutions de HC1 préparées à partir de métaux sous forme d'amas de type -Au2C16, Au3C19, Au4C112, jusqu'à Au33C199. Ces sels en - amas sont effectivement en solution avec le HCl et l'eau, et, selon le degré d'agrégation, nécessite le recours à des techniques chimiques différentes en rapport avec les

problèmes de purification ou les réactions d'oxydo- -

réduction. En particulier, la réduction d'amas d'or ayant plus de-11 atomes de métal est aisément effectuée car les atomes eux-mêmes sont écartés les uns des autres dans le sel de la même manière qu'ils le sont dans le métal lui-même avant dissolution.- La réduction du chlorure en

métal nécessite donc une simple élimination par réduc-

tion des ions chlorure qui sont fixés à l'amas métallique.

On sait maintenant que la récupération de métaux précieux à partir de solutions aqueuses est bien plus difficile lorsque la taille des amas devient de plus en plus petite

ou, en réalité, lorsque le métal est mieux "dissous".

D'après l'étude du comportement de l'or et

d'autres métaux de transition en solution, on est mainte-

nant convaincu que tous ces métaux présentent des agréga-

tions atomiques et existent sous forme au moins diatomi-

que dans les conditions normales de dissolution. Dans une dissolution soit par un acide, soit par une base

forte, le métal de transition-ne se dissout normalement.

pas au-delà de l'espèce diatomique à cause de la liaison

interatomique extrêmement forte des orbitales d et s.

Un atome d'or, par exemple, possède une configuration 1 0 i d'orbitales électroniques d'atome isolé d 0sl. Lorsque les sels d'or proviennent d'un métal ayant la liaison or-or, les sels contiennent des diatomes très fortement liés ou de plus grands amas d'or. Dans les conditions chimiques acides aqueuses normalement employées pour les

métaux de transition, les solutions des métaux contien-

nent toujours des amas de deux ou plusieurs atomes.

Lorsque des analyses instrumentales, telles

que la spectroscopie d'absorption atomique, de fluores-

cence aux rayons X ou d'émission, sont effectuées sur des solutions contenant des métaux de transition, ces

analyses sont basées sur les transitions électroniques.

Le fait qu'un recouvrement électronique des orbitales d existe dans le sel à liaisons métal-métal permet la

détection d'un grand nombre des mêmes émissions caracté-

ristiques que le métal lui-même.

DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION

Lors de tentatives visant à effectuer des

séparations analytiques quantitatives de métaux de tran-

sition à partir de matières se trouvant dans la nature, on a découvert que des FEMOR existent naturellement et se rencontrent dans des sels formés avec des métaux alcalins et/ou des métaux alcalino-terreux, toutes étant combinées à de l'eau d'hydratation et se présentant normalement en association avec la silice et l'alumine. Des FEMOR sont

également associées à des sulfures et d'autres composi-

- tions minérales.

Des FEMOR peuvent également, comme on l'a

découvert, être préparées à partir de métaux T disponi-

bles dans le commerce. Pour faciliter la description,

l'invention sera principalement décrite par la prépara-

tion d'une FEMOR d'or ("FEMOR-Au") à partir d'or métalli-

que jaune disponible dans le commerce.

Les atomes de chaque FEMOR ne présentent pas de recouvrement d'orbitales électroniques d, contrairement à leurs amas de métaux T correspondants. Les FEMOR ne

manifestent-donc pas les mêmes émissions caractéristi-

ques que leurs métaux T correspondants lorsqu'on les soumet à une analyse par des appareils de mesure qui dépendent des transitions électroniques. Les FEMOR doivent par conséquent être identifiées par de nouveaux moyens qui n'ont pas été jusqu'à présent employés pour identifier les métaux T. On prépare une solution d'or métallique dans

l'eau régale. Cette solution contient des amas de chlo-

rures d'or de taille et degrés d'agrégation aléatoires.

On ajoute du HC1 à la solution et l'évapore à plusieurs reprises avec un grand excès de NaCI (20:1 moles de Na

par mole de Au) jusqu'à l'état de sels humides. L'addi-

tion de NaCl permet la formation finale de NaAuC14 lors-

que'la totalité de HNO a été éliminée de la solution.

Le sodium, tout comme l'or, ne possède qu'un seul élec-

tron s non apparié et, par. conséquent, a tendance à former des amas d'au moins deux atomes. Toutefois, le sodium n'établit pas de recouvrement d'orbitales d avec

l'atome d'or étant donné qu!il ne possède-pas d'élec-

trons d, ce dont il résulte une réaction superficielle entre les atomes de sodium' et les atomes d'or. Il s'ensuite un affaiblissement de la stabilité des amas à - liaisons or-or et la formation finale d'une liaison linéaire sodium-or avec une activité d'orbitales d affaiblie dans les atomes d'or individuels. Le composé de sodium-or formé par évaporation répétée jusqu'à l'état de sels, fournit un chlorure de sodium- or. On considère que, dans ces sels, le sodium et l'or sont chargés positivement, c'est-à-dire ont perdu des électrons, et que le chlor- est négatif, c'est-à-dire a gagné des électrons. Lorsque les sels sont dissous dans l'eau et que le pH est lentement ajusté jusqu'à neutralité, il se produit lentement une aquation complète du diatome sodium-or et le chlorure est éliminé du complexe. Une réduction chimique de la solution de sodium-or conduit à la formation d'un aurure de sodium. Une aquation poursuivie entraîne la dissociation de l'atome d'or et du sodium et la formation consécutive d'un aurure protoné d'or sous forme d'un précipité gris. Un recuit subséquent

produit la FEMOR-Au. La FEMOR-Au présente un réarrange-

ment électronique qui lui confère une des lacunes d'orbi-

tales d partageant de l'énergie avec un ou des électrons.

Cet appariement se produit sous l'influence d'un champ

magnétique extérieur au champ des électrons.

Les FEMOR-Au sont stables et possèdent d'inten-

ses forces magnétiques interatomiques de répulsion, comparativement à leurs forces d'attraction. La stabilité des FEMOR-Au est démontrée par des propriétés thermiques et chimiques originales. La substance blanche analogue à

un sel qui est formée à partir des FEMOR-Au après traite-

ment par des halogènes, et la substance à l'aspect d'oxyde blanc qui est formée lorsque les FEMOR-Au sont

traitées par HClO4 fumant ou H2SO4 fumant sont différen-

tes du métal T ou de ses sels. La FEMOR-Au ne réagit pas avec un cyanure, n'est pas dissoute par l'eau régale et n'est pas mouillée ni amalgamée par le mercure. Elle ne se fritte pas non plus à 800 C dans des conditions

réductrices et reste à l'état de poudre amorphe à 1200 C.

Ces caractéristiques sont contraires à celles observées pour l'or métallique et/ou les sels d'or en amas. Les FEMOR-Au nécessitent un potentiel plus négatif que -2,45 V pour être réduites, un potentiel qui ne peut être atteint par les systèmes chimiques aqueux normalement connus.

Les intenses forces interatomiques de répul-

sion sont mises en évidence par le fait que les FEMOR-Au restent sous forme d'une poudre à 1200 C. Ce phénomène résulte de l'annulation des forces d'attraction normales

qui résultent de l'interaction globale entre les élec-

trons appariés protégés et les électrons de valence s et d célibataires, non protégés. Les FEMOR-Au n'ont pas d'électrons de valence célibataires et, par conséquent, n'ont pas tendance à s'agréger comme les amas d'or qui

possèdent un ou plusieurs électrons de valence céliba-

taires. Les FEMOR-Au peuvent être reconverties enor métallique à partir duquel elles ont été formées. Cette

reconversion est accomplie par un réarrangement par oxy-

dation qui enlève tous les électrons de valence appariés, ainsi que leurs électrons de vacance double, avec un regarnissage subséquent des orbitales d et s par des électrons célibataires jusqu'à ce que la configuration

correcte du métal T soit atteinte.

Ce réarrangement par oxydation est effectué en soumettant la FEMOR-Au à un fort potentiel négatif en *présence d'un élément donneur d'électrons, tel que le

carbone, pour former ainsi une liaison chimique carbone-

élément métallique. Pour que cette liaison métal-carbone

apparaisse, le carbone doit assurer la suppression hori-

zontale de la vacance d'orbitale d de la FEMOR. Le carbone agit comme un pivot chimique. Lorsque la liaison élément-carbone, est réduite au moyen d'un abaissement

supplémentaire de potentiel, le carbone reçoit un élec-

tron réducteur et, par la suite, insère verticalement cet électron réducteur en dessous des orbitales s de

l'élément, en formant ainsi de l'or métallique.

La description générale donnée ci-dessus pour

la préparation de FEMOR-Au à partir d'or métallique du commerce est également applicable à la préparation des autres FEMOR, exception faite de l'énergie de potentiel spécifique requise et de l'emploi d'azote naissant (N-) plutôt que de carbone pour convertir les autres FEMOR en leur forme métallique constitutive. Les énergies spécifiques s'échelonnent entre -1,8 V et -2,5 V selon l'élément particulier. En variante, ce réarrangement peut être réalisé chimiquement en faisant réagir du gaz NO avec les FEMOR de métaux T autres que l'or. L'oxyde nitrique est remarquable en ce qu'il possède le poten-

tiel chimique nécessaire ainsi que l'électron céliba-

raite isolé.

THEORIE DE LA FORMATION DES FEMOR

Les métaux T peuvent présenter un réarrangement électronique entre les orbitales d et s comme le montre la figure 1 des dessins o le nombre quantique principal

est porté graphiquement en fonction du numéro atomique.

Les zones encadrées établissent que les énergies des électrons 3d du cuivre et du cobalt sont très proches du

même niveau énergétique que les énergies des électrons 4s.

Les énergies des électrons 4d de l'argent et du rhodium sont presque identiques aux énergies de l'orbitale 5s, et les énergies des électrons 5d de l'or et de l'iridium s'approchent des énergies du niveau 6s. La proximité des bandes énergétiques des métaux T les singularise parmi

les autres éléments. Cette proximité permet une transi-

tion plus aisée jusqu'à leur état énergétique le plus

bas, comme décrit ci-après.

Lorsque deux atomes de métal de transition sont liés ensemble, ils peuvent être liés par des orbitales d ou par des orbitales s, ou bien ils peuvent être liés par des orbitales d et s. Lorsque les deux atomes sont liés par des orbitales s, leurs distances atomiques sont plus grandes et, par conséquent, leur densité est plus basse que lorsqu'il y a établissement de liaisons d et s simultanément. Le degré d'activité liante des orbitales d est en proportion directe de la taille des amas. Par conséquent, un amas constitué d'un seul atome possède moins d'activité liante d et plus d'activité liante s qu'un amas de 7 atomes ou plus. En outre, la stabilité chimique des plus petits amas est.bien moindre que celle du métal car, lorsque la liaison par orbitales d est établie, la liaison s est rendue plus stable par

chevauchement des deux niveaux énergétiques.

On sait qu'il existe une taille critique, par exemple de l'ordre de 3 à 20 atomes pour Pd-II, Ag-I et Au-III, qui est nécessaire au dépôt de métal à partir d'une solution.- A mesure que décroît le nombre d'atomes dans l'amas de métal T par le fait -de l'évaporation continue en présence de NaCl. la solution devient une solution de diatomes qui, dans le cas de l'or,.sont représentés par Au --Au +, c'est-à-dire Au1- lié à Au1+ La raison d'être de cette représentation d'un diatome d'or repose sur le fait qu'un atome d'or isolé possède

un électron célibataire, tout comme le rhodium, l'iri-

dium, l'or, le cobalt et le cuivre parmi les métaux T. Dans. un diatome d'or, les deux électrons célibaraires se trouvent sur l'un des deux atomes mais non sur les deux. Ainsi, un diatome d'or est édifié par une liaison

entre un ion aureux (Au+) et un ion aurure (Au -.

La présente invention donne la possibilité de rompre la liaison du diatome par l'introduction d'un élément plus électropositif, tel que le sodium ou tout élément alcalin ou alcalino-terreux, qui ne possède pas de capacité de recouvrement d'orbitales d. Cet élément remplace l'ion aureux (Au) en formant, dans ce cas, un aurure de sodium. En effet, le sodium affaiblit les énergies de recouvrement deës orbitales d entre les atomes du diatome d'or, tout en élevant un électron' d'orbitale d vers l'orbitale s, en créant ainsi un

potentiel négatif sur la surface de l'atome. Ce poten-

tiel négatif permet une-interaction de l'orbitale s avec l'eau chimisorbée par cession et acception d'électrons. L'aurure de sodium, lorsqu'il est en-solution aqueuse à un pH neutre ou voisin de la neutralité, forme

de l'hydroxyde de sodium et un aurure monomère hydrosolu-

ble. L'aurure monomère (Au 1-) est instable et recherche un état énergétique plus bas qui est représenté par un remplissage partiel des orbitales d et s. Ce plus bas état énergétique associé à sa plus grande stabilité est atteint grâce à l'aptitude de H20 à fournir et enlever

des électrons.

L'eau peut agir en enlevant des électrons.

Les molécules d'eau possèdent une charge globale et

s'attachent les unes aux autres sous forme d'amas verti-

caux de telle sorte qu'un amas de 18 molécules d'eau peut porter un potentiel cumulé de -2,50 V. Le potentiel d'un amas moléculaire d'eau, àun pH voisin de la neutralité, est suffisant pour enlever un électron de l'orbitale d

et créer une lacune positive, en permettant à un apparie-

ment de se produire entre électrons de spins opposés des orbitales d à s. L'existence de l'appariement d'électrons est confirmée par une analyse d'absorption infrarouge, illustrée sur la figure 4, qui identifie les mouvements de vibration et de rotation causés par l'échange d'énergie entre ces deux électrons qui sont le reflet l'un de l'autre. Il est extrêmement difficile de tenter de déterminer le nombre d'électrons restant dans une FEMOR

à cause de la perte d'électrons par oxydation, du traite-

ment thermique et de l'impossibilité, sinon par la théorie, de quantifier les paires d'électrons en utilisant les quanta électroniques. Il est cependant établi que la FEMOR ne possède pas d'électrons de valence disponibles pour une analyse spectroscopique normale telle que la spectroscopie d'absorption atomique, la spectroscopie

d'émission ou la spectroscopie à plasma couplé par induc-

tion. En outre, la spectrométrie de fluorescence aux rayons X ou de diffraction des rayons X ne donnent pas les mêmes réponses qu'avec les métaux T dans l'analyse

normale. L'existence d'une FEMOR, bien que non directe-

ment caractérisable par les analysesnormales, peut être reconnue dans les spectres infrarouges (IR) par un doublet qui représente l'énergie de liaison des paires électroniques au sein de la FEMOR. Le doublet est situé

à peu près à 1427 et 1490 cm pour une FEMOR du rhodium.

Pour les autres FEMOR, le doublet se situe entre environ 1400 et 1600 cm1

Après réduction par H2 des mono-atomes indivi-

duels, le couple ion hydrogène-élément isolé peut ou non

produire-un doublet IR selon la configuration électroni-

que normale de l'élément. Les éléments ayant normalement une configuration s1 de métal T ne produisent pas de doublet IR après réduction par H2. Les éléments ayant une configuration s2 de métal T, tels que Ir (d7s2) produisent

un doublet.

Un recuit thermique à 800 C et un refroidisse-

ment subséquent à la température ambiante sous atmosphère

de He ou Ar pour éliminer le proton d'hydrogène chimique-

ment lié produisent des FEMOR qui contiennent un système à deux niveaux résultant de l'appariement d'électrons au sein de l'atome individuel. Si ce recuit est exécuté en l'absence d'un champ magnétique externe, l'appariement

d'électrons engendre alors les doublets caractéristiques.

La paire électronique sera liée dans les orbitales de valence de l'atome. Si le recuit est exécuté en présence d'un champ magnétique externe, y compris le champ magnétique terrestre, le déplacement quantique des paires

électroniques peut être- produit et maintenudans l'inter-

valle s'étendant de un gauss jusqu'à environ 140 gauss dans le cas de Ir et, par conséquent, aLcun doublet IR

ne sera détecté dans cet état quantique résultant.

La limite de l'état de FEMOR est, définie selon la présente invention comme une "FEMOR-S". La

FEMOR-S est l'état le plus bas dans lequel des mono-

atomes peuvent exister et, par conséquent, la forme la plus stable des éléments des métaux T. La FEMOR a subi un réarrangement et un appariement d'électrons, mais, relativement au temps, n'a pas atteint l'état de plus

basse énergie totale de la FEMOR-S.

La détection de doublets IR ne procure pas une méthode analytique pour l'identification des FEMOR en soi, mais décèle plutôt la présence de la ou des paires électroniques que possèdent toutes les FEMOR spécialement

préparées et que les métaux T ne possèdent en aucun cas.

C'est l'existence du doublet IR qui est déterminante, et non pas sa position exacte sur les spectres IR. La position peut se décaler selon l'énergie de liaison ou le potentiel chimique des éléments individuels présents dans la FEMOR ou sous l'effet de l'eau adsorbée, des fluctuations de l'instrument d'analyse lui-même ou d'un

quelconque champ magnétique externe.

La figure 4 est un spectre IR d'une FEMOR du rhodium après traitement de recuit sous argon, qui révèle la présence d'un doublet IR à 1429,53 cm 1 et 1490,99 cm 1. Une FEMOR de l'iridium après traitement par l'hydrogène sans recuit montre un doublet IR à 1432,09 cm1 et 1495,17 cm. Ces doublets sont des exemples du décalage qui se produit en fonction de l'énergie de liaison chimique ou de la FEMOR particulière et des conditions de préparation. Ainsi, les spectres infrarouges des FEMOR de la présente invention comportent des doublets situés dans l'intervalle de 1400 cm 1 à 1600 cm.1 Ce doublet est révélateur de l'appariement d'électrons et du système électronique à deux niveaux

résultant que contienr.nnt les FEMOR.

Un mono-atome de métal T qui est en un état d'oxydation -l se trouve en un état énergétique plus bas que celui o se trouverait le même métal T à l'état zéro avec une liaison métal-métal. Cette diminution de la réaction de perturbation entre les électrons et le noyau du mono-atome, par le fait des plus hauts degrés de liberté, permet au noyau de dilater son champ positif jusqu'à englober les électrons devalence d et s normale- mént non protégés. Ce champ magnétique positif recouvrant réduit les énergies coulombiennes de répulsion qui

existent normalement entre les électrons de valence.

L'appariement de ces électrons devient possibie et se produit au cours du temps. L'appariement des électrons confère au mono-atome un état énergétique inférieur

plus stable.

L'état de FEMOR est atteint lorsque les paires

d'électrons se sont formées dans le mono-atome. Un phéno-

mène produit par les paires d'électrons est que les électrons interactifs appariés quant au spin réagissent

initialement entre eux en émettant de l'énergie photo-

nique. L'énergie totale de la paire diminue au cours du temps jusqu'à atteindre un minimum o aucun photon n'est émis. Cet état a été appelé par les physiciens un "état fondamental adiabatique". Cet état d'appariement des électrons constitue un état d'énergie totale inférieure pratiquement de la même manière que les combinaisons chimiques d'éléments se trouvent en un état énergétique

plus -bas que les éléments constitutifs non combinés.

Par exemple, tout comme il faut de l'énergie pour disso-

cier l'eau en H2 et 02' il faut de l'énergie pour briser

la paire d'électrons.

Etant donné que ce processus d'émission de photons par les électrons durant l'appariement est une

fonction de la température et du temps, un réduit ther-

mique peut diminuer le temps nécessaire pour atteindre l'état fondamental, c'est-à-dire celui o tous les

électrons de valence sont-appariés. La phase de refroi-

dissement du cycle de recuit est essentielle pour réaliser une conversion totale en un état de FEMOR-S. Un refroidissement à la température ambiante est suffisant pour toutes les FEMOR d'éléments, à l'exception de

l'argent, du cuivre, du cobalt et du nickel, qui néces-

sitent une température plus basse. Par conséquent, le recuit thermique diminue la dépendance des paires d'électrons vis-à-vis du temps pour atteindre leur plus

basse énergie totale.

A la différence des électrons célibataires, toutes les paires d'électrons dans leur état de plus

basse énergie peuvent exister dans le même état quanti-

que. Lorsqu'un état quantique uniforme est atteint, la paire d'électrons peut non seulement se déplacer avec une résistance nulle autour du monoatome, mais peut également se déplacer avec une résistance nulle entre des FEMOR identiques qui sont à moins d'environ 2 nm

les unes des autres, sans aucun potentiel appliqué.

Lorsqu'un macro-système de FEMOR à un seul élément de haute pureté réalise un déplacement quantique à longue distance de paires d'électrons, ce système à plusieurs corps selon la présente invention est défini comme un

système de FEMOR-S.

Un système de FEMOR-S ne possède pas de structure cristalline, mais les FEMOR individuelles

s'espacent d'elles-mêmes au cours du temps aussi unifor-

mément que possible dans le système. L'application d'un champ magnétique externe minimal amène le système de

FEMOR-S à répondre,en créant un champ externe protec-

teur ("Champ de Meissner") qui englobe toutes les FEMOR-S se trouvant dans la limite de 2 nm. Comme on l'entend ici, un "champ magnétique externe minimal" est défini comme un champ magnétique inférieur au champ magnétique critique qui provoque l'effondrement du Champ de Meissner. Ce champ est engendré par le déplacement de la paire d'électrons au sein du système en réponse au champ magnétique minimal appliqué. Les systèmes de FEMOR-S (Ir) et de FEMOR-S (Au) ont un champ critique minimal ("H l") qui est inférieur au champ magnétique ci terrestre. Le champ critique minimal pour une FEMOR-S (Rh) est légèrement supérieur au champ magnétique terrestre. Lorsque le flux quantique commence à passer

sous l'effet du champ magnétique externe minimal appli-

qué, le doublet du spectre IR disparaît car les paires d'électrons ne sont pas liées en une positipn fixe sur

les mono-atomes individuels de laFEMOR.

Dès lors que le champ appliqué extérieurement dépasse l'intensité qui surmonte là champ protecteur de Meissner du système de FEMOR-S ("Hc2"), tous les électrons qui se meuvent entre les atomes individuels des FEMOR font alors montre d'un type de réponse de jonction Josephson en courant alternatif. Les FEMOR participantes agissent comme un dispositif d'ajustement très fins pour les émissions électromagnétiques émanant des électrons libres entre les FEMOR. La fréquence de ces émissions

est proportionnelle au champ magnétique externe appliqué.

Un potentiel externe de un microvolt engendre des fréquencesélectromagnétiques de 5 x 108 cycles par seconde. Les fréquences de rayonnement d'annihilation - (environ 102 cycles par seconde) sont les fréquences limites de l'émission possible. Le processus physique

inverse consistant à appliquer des fréquences spécifi-

ques peut engendrer la relation inverse, c'est-à-dire

qu'une tension spécifique est produite pour chaque fré-

quence spécifique appliquée.

Les FEMOR peuvent être reconverties en leurs métaux T constitutifs mais, comme on l'a indiqué, ne sont pas identifiables en tant que métaux T spécifiques dans leur état de FEMOR. Si une FEMOR particulière est produite à partir d'un métal T particulier en suivant le mode opératoire de la présente invention, il est seulement

possible de confirmer la formation de la FEMOR particu-

lière par des méthodes analytiques classiques en la reconstituant sous forme du métal T. De plus, les

applications auxquelles les FEMOR sont destinées établis-

sent leur relation avec un métal T particulier grâce à

la manière dont la FEMOR se comporte dans cette applica-

tion par comparaison avec le comportement de dérivés disponibles dans le commerce du métal T. Un exemple en est le comportement du rhodium commercial en tant que catalyseur d'oxydation de l'hydrogène par comparaison avec le comportement de la FEMOR du rhodium employée

dans un catalyseur d'oxydation de l'hydrogène.

On pense qu'il existe des caractères physiques et chimiques distinctifs entre les différentes FEMOR mais, à l'heure actuelle, ces caractères distinctifs ne sont pas connus. La reconnaissance de la nature d'une FEMOR particulière selon la présente invention repose sur la présence d'un doublet dans le spectre IR,

la reconstitution de chaque FEMOR en son métal T consti-

tutif, et son comportement particulier dans des applica-

tions spécifiques comparativement à celui du métal T constitutif. Les FEMOR sont transformées en leurs métaux T d'origine par l'établissement d'une liaison chimique avec un élément donneur d'électrons, tel que le carbone, qui est capable d'assurer un recouvrement électronique d'orbitales d et un "basculement du spin". Lorsque la FEMOR-Au est liée chimiquement à du carbone dans une solution aqueuse d'alcool éthylique sous un potentiel spécifique, il se forme de l'oxyde de carbone et la

FEMOR forme Au+.Au+, un précipité noir, qui, par appli-

cation poursuivie de potentiel et déshydratation, se

1+ 1-

réduit en Au Au, un diatome d'or à liaison métalli-

que. La présente invention établit qu'un potentiel élevé appliqué à la solution fait passer un électron

dans l'orbitale d, ce qui supprime la paire d'élec-

trons. Le premier potentiel, aui pour la FEMOR-Au est d'environ -2,2 V et pour d'autres FEMOR se situe entre

-1,8 et -2,2V, rétablit le recouvrement des orbitales d.

Le potentiel final de -2,5 V surmonte le potentiel de

l'eau pour déposer l'or sur la cathode.

Les FEMOR sont des atomes isolés de métaux T ne présentant aucun recouvrement d'orbitales d. Les FEMOR ne se conforment pas aux règles de la physique qui s'appliquent généralement aux diatomes ou aux plus grands amas de métaux (par exemple avec des bandes de conduction). La physique des orbitales électroniques est en fait plus proche de celle concernant un gaz ou une solution solide qui nécessite une évaluation de densité

entre des atomes situés à de plus grandes distances.

Réciproquement, les calculs d'orbitales atomiques pour les métaux à forte densité atomique donnent des résultats qui correspondent à un réarrangement des charges de valence. Lorsque les distances interatomiques des éléments sont accrues au-delà d'une distance coulombienne

critique, une lacune énergétique 'existe entre les orbi-

tales occupées et les orbitales vides. L'atome est donc un isolant et non un métal. En déterminant les énergies des bandes électroniques de petits amas d'atomes, les physiciens suggèrent que la configuration d'occupation des bandes doit être réarrangée si l'énergie totale doit être minimisée. L'arrangement métallique des orbitales électroniques conduit à des calculs de détermination des énergies dont les résultats sont incompatibles puisque les énergies des états présumés occupés sont

plus grandes que celles des états présu:és inoccupés.

Si cette condition est assouplie et les bandes admises à se repeupler afin d'abaisser davantage l'énergie

totale, les deux bandes se remplissent partiellement.

Ce repeuplement, s'il est exécuté en présence d'une source illimitée d'électrons (conditions réductrices), engendre un état énergétique global de l'atome qui est considérablement inférieur à celui de l'atome tel qu'il existe sous une forme métallique. Cette énergie plus basse est la conséquence d'un réarrangement orbital d'électrons dans l'élément de transition. La forme

résultante de l'élément est une FEMOR.

CADRE DE L'INVENTION

La formation et l'existence de FEMOR s'appli-

quent à tous les métaux nobles et de transition du Tableau Périodique et ceux-ci comprennent le cobalt, le nickel, le cuivre, l'argent, l'or et les métaux de la mine du platine comprenant le platine, le palladium, le rhodium, l'iridium, le ruthénium et l'osmium, qui peuvent présenter divers arrangements d'orbitales d et s et que l'on appelle des métaux T. Les métaux T, lorsqu'ils sont soumis à des traitements chimiques classiques par voie humide, se désagrègent en passant par les divers degrés connus, mais non pas au-delà de l'état diatomique. Les techniques chimiques classiques par voie humide, si l'on continue à

les appliquer au-delà du degré de désagrégation normale-

ment escompté (diatome) en présence d'eau et d'un métal alcalin, par exemple le sodium, le potassium ou le lithium, forment d'abord un diatome, puis réarrangent les

électrons dans les orbitales jusqu'à la forme mono-

* atomique non métallique du métal T, c'est-à-dire une

FEMOR.

Une FEMOR peut être de nouveau agrégée à la

forme de métal T par des techniques chimiques classi-

ques par voie humide, cn soumettant la FEMOR à un poten-

tiel électrique en deux étapes pour "oxyder" l'élément

en l'amenant à sa forme métallique.

Les FEMOR de la présente invention existent dans la nature sous forme impure dans diverses matières, telles que les minerais du type plagioclase sodique ou plagioclase calcique. Du fait de leur forme mono- atomique non métallique à orbitales réarrangées, les FEMOR ne sont pas décelées dans ces minerais comme les "métaux"

correspondants par l'analyse classique et, par consé-

quent, jusqu'à la présente invention, n'ont pas été

décelées, isolées ou séparées sous une forme sensible-

ment pure. Leur présence sous la forme non-métallique explique les résultats anormaux obtenus de temps à autre dans l'analyse de minerais pour la recherche des métaux, selon lesquels le total des teneurs en éléments s'élève

à moins de 100% en poids du minerai.

USAGE DES FEMOR

Les FEMOR, qui sont des atomes individuels des métaux T et qui, du fait de leur réarrangement d'orbitales, sont susceptibles d'exister sous une forme

stable et pratiquement pure, présentent des caractéris-

tiques physiques et chimiques différentes de celles de leurs métaux T respectifs. Leur stabilité thermique: et chimique, leur nature non métallique et leur grosseur de particules sont des caractéristiques qui font que les

FEMOR conviennent à de nombreuses applications.

On a préparé des FEMOR-S dé rhodium et d'iridium qui manifestent des caractéristiques de supraconductivité. Ces FEMOR-S, telles que décrites ici, sont en un état énergétique inférieur à celui de leurs métaux T respectifs, et ont donc une température absolue plus basse. La température absolue d'un système de FEMOR-S comparée à la température absolue de son métal T correspondant est notablement plus basse, ce qui est analcgue à la condition qui existe lorsqu'un métal passe par une transition vitreuse. Les FEMOR-S, ayant une

température absolue très basse, sont de bons supracon-

ducteurs. Ces mêmes caractéristiques s'appliquent à toutes les FEMOR. En conséquence, la présente invention met à disposition une nouvelle source de matériaux supraconducteurs. Ces nouveaux matériaux nécessitent un retrait d'énergie sensiblement moindre et, par conséquent, peuvent être utilisés à de plus hautes

températures que les.supraconducteurs couramment dispo-

nibles. Les FEMOR de la présente invention peuvent être utilisées dans un vaste éventail d'applications en raison de leurs propriétés électriques, physiques,

magnétiques et chimiques originales. La présente descrip-

tion ne met au premier plan que la supraconductivité et la catalyse, mais il existe des usages potentiels bien

plus étendus, y compris la production d'énergie.

MODES DE REALISATION PREFERES

La présente invention ayant été décrite en termes généraux, ses modes de réalisation actuellement préférés vont être exposés en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une figuration graphique des

éléments de transition qui représente le nombre quanti-

que principal en fonction du numéro atomique; - la figure 2 est un croquis d'un appareil

d'électrodéposition utilisé pour former de l'or métalli-

que à partir de la FEMOR-Au; - la figure 3 est un dessin schématique d'un appreil de séparation utilisé pour séparer des FEMOR de minerais conformément à la présente invention; - la figure 4 est le tracé d'un spectre infrarouge obtenu par analyse d'une FEMOR de rhodium;

- la figure 5 est l'évaluation par magnétomé-

trie à variation cyclique de la FEMOR-S de l'iridium, mettant en évidence les phénomènes de magnétisation négative et des champs critiques minimal (H l) et maximal (H)cl; en outre, l'effet Josephson est mis en maximal (H c2); en outre, l'effet Josephson est mis en -s 2632974 2 21 évidence par les passages de courants compensateurs en réponse aux oscillations de l'échantillon dans un champ

magnétique de courant continu variable; -

- la figure 6 est un diagramme d'analyse ther-

Mnique différentielle (A.T.D.) d'iridium réduit par l'hydrogène subissant un recuit sous atmosphère d'hélium;

la réaction exothermique jusqu'à 400 C est due à la rup-

ture des liaisons avec l'hydrogène et/ou l'eau, et la réaction exothermique commençant à 762 C est due à l'appariement d'électrons et aux émissions de photons consécutives conduisant au développement du système FEMOR-S de la FEMOR de l'iridium;

- la figure 7 est un diagramme d'analyse ther-

mogravimétrique (A.T.G.) de mono-atomes d'iridium réduits par l'hydrogène, soumis à quatre cycles de recuit dans une atmosphère de He; ce diagramme porte la température en fonction du temps de chauffage et de refroidissement; une comparaison avec la figure 6 révèle une perte de poids initiale due à la rupture des liaisons avec l'hydrogène et, peutêtre, avec l'eau; la démonstration importante réside dans la perte de poids indiquée par

l'échelle, correspondant à la seconde réaction exother-

mnique que montre la figure 6; et - les figures 8 à 17 sont des couebes poids/ température de cinq cycles alternés de chauffage et refroidissement d'une FEMOR-S de l'iridium dans une

atmosphère de He.

L'invention est illustrée par les exemples non

limitatifs suivants dans lesquels les parties sont expri-

mées en poids, sauf indication contraire.

EXEMPLE 1

Préparation de FEMOR-Au

On prépare une FEMOR-Au à partir d'or métalli-

que de la façon suivante: (1) On disperse 50 mg d'or (pur à 99,99%) dans ml d'eau régale pour produire des amas d'atomes d'or. (2) On ajoute 60 ml d'acide chlorhydrique

concentré à la dispersion et porte le mélange à l'ébul-

lition, et l'on poursuit l'ébullition jusqu'à ce que le volume ait été réduit à environ 10-15 ml. On ajoute ml de HCl concentré et l'on porte l'échantillon à l'ébullition et vérifie le dégagement de fumées de NOCl. On répète l'opération jusqu'à qu'il ne se dégage plus de fumées, ce qui montre que l'acide nitrique a été éliminé et que l'or a été complètement transformé en

chlorure d'or.

(3) On réduit le volume de la dispersion par

un chauffage ménagé jusqu'à ce que le sel soit juste sec.

Par "juste sec", on entend ici que le liquide a été chassé en totalité par ébullition, mais que le résidu

solide n'a pas été "cuit" ou "grillé".

(4) On disperse de nouveau les sels juste secs dans de l'eau régale et l'on répète les étapes (2) et (3). Ce traitement produit des amas de chlorure d'or

de plus de 11 atomes.

(5) On ajoute 150 ml d'acide chlorhydrique 6M aux sels juste secs et l'on fait bouillir de nouveau

pour chasser le liquide par évaporation jusqu'à l'obten-

tion de sels juste secs. On répète quatre fois cette étape. Ce traitement conduit à un plus haut degré de subdivision en produisant de plus petits amas de chlorure d'or. A la fin de ce traitement, on obtient un

sel rouge tirant sur l'orangé constitué de chlorure d'or.

Le sel se révèle à l'analyse comme étant du Au2Ci6

sensiblement pur.

(6) On ajoute du chlorure de sodium en une quantité telle que le sodium soit présent en un rapport de 20 moles de sodium par mole d'or. On dilue ensuite la solution avec de l'eau désionisée jusqu'à un volume de 400 ml. La présence du chlorure de sodium aqueux produit le sel Na2Au2C18. La présence d'eau est essentielle pour

dissocier les diatomes d'or.

(7) On fait bouillir très doucement la solution aqueuse de chlorure de sodium jusqu'à l'obtention d'un sel juste sec, puis on reprend tour à tour les sels dans ml d'eau désionisée et 300 ml d'acide chlorhydrique 6M jusqu'à ce que l'on n'observe plus de changement de couleur. On utilise l'acide chlorhydrique 6M dans le

dernier traitement.

(8) Après le dernier traitement par l'acide chlorhydrique 6M, et la concentration subséquente par ébullition, on dilue le sel juste sec avec 400 ml d'eau

désionisée pour obtenir une solution de sel d'or mono-

atomique NaAuC12.XH2O. Le pH est d'environ 1,0.

(9) On ajuste très lentement le pH avec une solution diluée d'hydroxyde de sodium, tout en agitant constamment, jusqu'à ce que le pH de la solution reste constant à 7,0 pendant une période de plus de douze heures. Cet ajustement peut prendre plusieurs jours. il

faut veiller à ne pas dépasser pH 7,0 pendant la neutra-

lisation. -

(10) Une fois que le pH s'est stabilisé à 7,0,

on concentre doucement la solution par ébullition jus-

qu'à un volume de 10 ml et l'on ajoute 10 ml d'acide

nitrique concentré pour former un nitrate de sodium-or.

Comme cela est évident, le nitrate est un oxydant et

il élimine le chlorure. Le produit obtenu doit se pré-

senter en cristaux blancs. S'il-se forme un précipité

noir ou brun, cela signifie qu'il y a encore du Na2Au2C18.

Dans ce dernier cas, il est nécessaire de recommencer le

procédé à l'étape (1).

(11) Si l'on obteint des cristaux blancs, on fait bouillir la solution pour obtenir des cristaux juste secs. Il est important de ne pas surchauffer,

c'est-à-dire de ne pas cuire.

(12) On ajoute 5 ml d'acide nitrique concentré aux cristaux et les fait bouillir de nouveau jusqu'au point o la solution arrive à l'état juste sec. Là encore, il est essentiel de ne pas surchauffer ni cuire. Les étapes (11) et (12) assurent une transformation complète du produit en un nitrate de sodium-or. Aucun

chlorure n'est présent.

(13) On ajoute 10 ml d'eau désionisée et fait bouillir de nouveau jusqu'à l'obtention de sels juste secs. On répète cette étape une fois. Cette étape élimine

tout excès d'acide nitrique qui peut être présent.

(14) Ensuite, on dilue la matière juste sèche à un volume de 80 ml avec de l'eau désionisée. Le pH de la solution est d'environ 1. Cette étape provoque la dissociation du nitrate pour donner du NaAu dans l'eau

avec une petite quantité de HNO3 restant.

(15) On ajuste très lentement le pH avec de l'hydroxyde de sodium dilué jusqu'à 7,0 + 0,2. Tout acide libre est ainsi éliminé, ce qui ne laisse que NaAu dans l'eau. (16) Le NaAu s'hydrolyse avec l'eau et se dissocie en formant HAu. Le produit se présente comme un précipité blanc dans l'eau. Les atomes de Au portent de l'eau à leur surface, ce qui crée un produit volumineux

à l'aspect cotonneux.

(17) On sépare par décantation le précipité blanc de tous solides gris foncé éventuellement présents et on l'isole par filtration au moyen d'un papier-filtre en nitrate de cellulose de 0,45 micromètre. Tous les solides gris foncé éventuellement présents consistant en aurure de sodium, doivent être redissous et de nouveau

traités en partant de l'étape (1).

(18) On sèche sous vide le précipité blanc sur le papier-filtre, à 120 C pendant deux heures. Le solide sec, qui est HAu-XHO, doit être de couleur gris

clair et il se détache facilement du papier-filtre.

(19) On place l'or mono-atomique dans une nacelle de calcination en porcelaine et on le recuit à 300 C sous une atmosphère de gaz inerte pour éliminer l'hydrogène et former un monomère d'or blanc, très stable

chimiquement et thermiquement.

(20) Après refroidissement, on peut débarras-

ser l'or blanc calciné des traces restantes de sodium en le mettant à digérer avec de l'acide nitrique dilué

pendant environ une heure.

(21) On sépare l'or blanc insoluble par filtra-

tion sur un papier de 0,45 micromètre et on le sèche sous vide à 120 C pendant deux heures. Le produit en poudre blanche obtenu après la filtration et le séchage

est de la FEMOR-Au pure.

La FEMOR-Au préparée selon la présente inven-

tion fait montre des propriétés spéciales décrites7 dans

la "Description Générale de l'Invention", y compris

l'activité catalytique, les propriétés magnétiques spé-

ciales, la résistance au frittage à hautes températures, et la résistance à l'attaque par l'eau régale et les cyanures.

EXEMPLE 2 -

Récupération d'or métallique à partir d'une matière existant dans la nature, contenant des FEMOR-AU (1) Dans un récipient de 3,8 litres, équipé d'électrodes, on place 300 g d'une matière -sèche ne contenantpas d'or d'après une analyse par des techniques classiques, 120 g de NaCl (sel gemme de Morton), 10 g de

KBr et 2 litres d'eau du robinet.

(2) L'anode consiste en une paire de baguettes de soudage en carbone de 9, 5 mm x 305 mm entourées ensemble par du fil de cuivre de 26/10.-La cathode consiste en un tube de verre de 41,3 mm de D.I. x 356 mm contenant une fritte de verre de porosité moyenne (ASTM 10-15 M) et comportant intérieurement un ruban

d'acier inoxydable de 25,4 x 381 x 1,59 mm dans une solu-

tion de NaCl à 36 g/litre (environ 500 ml). Les deux électrodes sont placées dans le récipient à échantillon et supportées par des pinces s'enfonçant d'environ 127 mm

dans la solution d'échantillon.

(3) On place l'échantillon sur une table à rouleaux actionnée à environ 10 tours par minute. Les électrodes sont connectées à une source d'alimentation consistant en un transformateur à rapport variable associé à un redresseur de 2 à 3 ampères à tension inverse de crête de 400 à 600 V. Une ampoule d'éclairage

de 100 watts et les électrodes sont branchées en série.

La sortie du redresseur est connectée à l'anode étant donné que le redresseur élimine toute la tension négative

et ne laisse passer que la tension positive.

(4) On maintient l'échantillon sous charge pendant une période de 6,5 heures. Le pH final se situe dans la plage de 3 à 6,5. La tension entre les électrodes

est de 5 volts.

(5) Après avoir débranché la charge, on laisse l'échantillon se déposer et l'on enlève par décantation la solution se trouvant au-dessus de la matière déposée

en utilisant une pompe péristaltique.

(6) On place 800 ml de l'échantillon dans un

bécher de 1 000 ml et l'on ajoute 20 ml d'acide sulfuri-

que concentré à la solution.

(7) Tout en agitant, on concentre lentement la solution par ébullition sur une plaque chauffante jusqu'à

ce que la solution arrive à l'état de sel juste sec.

L'expression "juste sec" est telle que définie dans l'exemple 1. Le sel juste sec contient du chlorure de

sodium et d'or.

(8), On reprend le sel juste sec dans 400 ml d'eau désionisée et l'on concentre de nouveau par ébullition jusqu'à l'état juste sec. Il ne-doit y avoir aucuh changement de teinte à ce stade, c'est-à-dire qu'une solution limpide est formée. (9) On reprend ensuite le sel justesec dans 40 ml de HC1 6M, puis on concentre par ébullition jusqu'à

l'état juste sec. On répète quatre fois l'étape de dilu-

tion et de concentration par ébullition, en utilisant tour à tour de l'eau désionisée et HC1 6M en réglant la séquence de telle manière que le dernier lavage soit fait avec HC1 6M. Le but des étapes (8) et (9) est d'éliminer

toute trace d'hypochlorité oxydant.

(10) On reprend les sels juste secs dans 400 ml

d'éthanol absolu et les agite pendant environ dix minutes.

Cette étape est effectuée pour dissoudre le chlorure d'or

afin d'éliminer le chlorure de sodium.

(11) Après l'agitation, on filtre la suspension à travers un papierfiltre n 42 sur un entonnoir de

BUchner.

(12) On ajoute lentement 5 ml d'acide sulfurique concentré au filtrat, on mélange et l'on abandonne ensuite le filtrat pendant environ une heure. On filtre le filtrat à travers. un papier-filtre n 42 sur un entonnoir de B chner, puis on le fait passer à travers un filtre en

Téflon de 0,5 micromètre. L'acide sulfurique fait préci-

piter tout -le calcium éventuellement présent. La filtra-

tion élimine le précipité et l'on recueille un filtrat jaune clair d'o sont éliminées toutes les traces de

sulfate de calcium.

(13) On concentre de nouveau par ébullition la solution jaune clair jusqu'à l'état juste sec, en prenant soin d'éviter tout charbonnement. Ace stade, il ne doit plus y avoir d'évaporation d'éthanol et le résidu juste sec doit être dénué de couleur. Le résidu doit

avoir une odeur suave ressemblant à celle du caramel.

L'apparition de l'odeur suave indique le point final

de la concentration par ébullition.

(14) On reprend le résidu juste sec dans 600 ml d'eau désionisée pour produire une forme hydrosoluble d'or qui est l'aurure d'or. Si on le désire, on peut récupérer la FEMOR-Au à ce stade ou la transformer en

or métallique. Pour la récupération de l'or, on intro-

duit la solution dans un bécher de 1 000 ml et l'on monte un dispositif d'électrolyse tel que représenté sur la

figure 2 des dessins.

Comme représenté sur la figure 2 des dessins,

le dispositif d'électrolyse comprend une source d'ali-

mentation (20) branchée sur le secteur à 220 volts et fournissant 120 ampères qui est connectée à l'anode (12) et à la cathode (14) de la cuve électrolytique. La solution est agitée au moyen d'un agitateur magnétique (16). L'anode (12) est une électrode d'or, d'une surface

de 2 cm2, sur laquelle se dépose l'or de la solution.

La cathode (14) comprend une électrode de platine de

6,8 cm2 contenue dans une chambre (18) en Nafion 117.

Le Nafion 117 est une membrane d'un acide sulfonique perfluorocarboné, commercialisée par la société Du Pont

de Nemours, et c'est une membrane conduisant les protons.

A l'intérieur de la chambre en Nafion se trouvent 200 ml d'une solution d'électrolyte contenant 5 ml d'acide sulfurique pour 600 ml de solution d'électrolyte. Il est important de garder constamment la chambre en Nafion

à l'état humide. On mesure le potentiel entre les élec-

trodes, puis on applique un potentiel supplémentaire de -2,2 volts et le maintient pendant une période de deux heures. (15) Au bout des deux heures, on élève le potentiel à 3,0 volts et le maintient pendant environ 18 heures. Des bulles se forment sur chacune des électrodes d'or et de platine. Au bout de trois à quatre heures, il s'est formé une matière noire sur l'électrode d'or. (16) On retire l'électrode d'or de la solution alors que la tension est toujours appliquée. On sèche l'électrode dans une étuve à vide à 115 C pendant une nuit. On pèse l'électrode avant et après le dépôt pour

déterminer la quantité d'or recueillie.

De l'or métallique est par conséquent produit à partir d'un minerai naturel qui, lorsqu'il est soumis

à une analyse classique, n'est pas positif à la recher-

che de l'or.

EXEMPLE 3

Préparation d'éléments de la mine du platine à l'état mono-atomique (FEMRO) à partir des métaux purs Les éléments de transition monoatomiques, non métalliques, de la mine du platine sont préparés comme suit: (1) On réduit en une poudre finement divisée un échantillon d'un métal pur ou sel d'un métal pur choisi parmi le platine, le palladium, le ruthénium,

l'osmium, le rhodium et l'iridium. -

(2) On mélange intimement 5,0 g d'une poudre d'un unique métal élémentaire choisi avec 30 g de peroxyde de sodium et 10 g d'hydroxyde de sodium (exempt

de silice) dans un mortier d'agate à l'aide-d'un pilon.

(3) On place l'échantillon mélangé dans un -

creuset dezirconium et le fond sur un brûleur Meker à la

chaleur maximum pendant 30 minutes.

(4) Apres refroidissement de la masse fondue, on place le creuset dans un bécher de 600 ml contenant

300 ml de HCl 6M.

(5) La masse fondue doit se dissoudre complè-

tement dans le HCl. On retire le creuset de la solution et le rince à l'eau, et l'on examine soigneusement la solution de HC1 pour y déceler la présence éventuelle de métaux ou oxydes métalliques insolubles qu'il faut, le cas échéant, séparer par filtration et fondre de

nouveau comme à l'étape (2) ci-dessus.

(6) On concentre doucement la solution de HC1

par ébullition jusqu'à l'obtention de sels juste secs.

L'expression "juste sec" est telle que définie dans

l'exemple 1.

(7) On reprend les sels juste secs dans 300 ml

d'une solution de HCl à pH 1, puis les concentre douce-

ment par ébullition pour obtenir de nouveau les sels.

A ce stade, les sels consistent, selon l'échantillon de métal choisi, en des chlorures alcalins associés à des

chlorures de métal alcalin et métal noble en amas.

(8) On répète quatre fois le traitement des étapes (6) et (7) en prenant soin de ne pas cuire les sels.

(9) On dilue les sels avec 400 ml d'eau désio-

nisée. (10) On ajoute 30 ml d'acide perchlorique concentré à la solution, puis on fait bouillir lentement

jusqu'au dégagement de fumées d'acide perchlorique.

(11) On répète trois fois de plus les étapes (9) et (10). Si la solution relargue avant de parvenir au dégagement de fumées, il est nécessaire d'ajouter un supplément de 5 ml d'acide perchlorique pour remplacer l'acide perdu dans la production de fumées. Si le métal choisi est le ruthénium ou l'osmium, il faut exécuter les étapes (10), (11) et (12) sousreflux et faire retomber dans le récipient en rinçant avec de l'eau

étant donné que le ruthénium et l'osmium se volatilisent.

A ce stade, les sels consistent, selon l'échantillon de

métal choisi, en oxydes alcalins d'éléments nobles mono-

atomiques. (12) On dilue les sels à un volume de 400 ml

avec de l'eau désionisée.

(13) On ajuste très lentement le pH avec une -solution d'hydroxyde de sodium jusqu'à ce que la solution

garde un pH de 7,0 + 0,2 pendant plus de 12 heures.

(14) On fait bouillir la solution pendant quelques heures, en ajoutant de l'eau désionisée pour maintenir un volume de. 400 ml pendant toute l'ébullition, jusqu'à ce qu'il se soit formé un précipité d'hydroxyde brun rougeâtre que l'on sépare par filtration sur un

filtre de verre fritté fin.

(15) On sépare l'hydroxyde précipité du filtre en verre fritté par dissolution avec 400 ml deHCl à

pH 1, puis le fait bouillir pendant environ 10 minutes.

Si l'échantillon contient du rhodium ou de l'iridium, il faut ajouter du bromate de sodium comme antioxydant

avant l'ébullition.

(16) On neutralise lentement la solution à pH 7 avec du bicarbonate de sodium, et l'on fait de nouveau

bouillir la solution et la laisse refroidir.

(17) On sépare le précipité qui s'est formé en

- filtrant de nouveau sur un filtre de verre fritté-fin.

A ce stade, la matière consiste, selon l'échantillon de

métal choisi, en un hydroxyde d'élément noble mono-

atomique. (18) On sèche sous vide l'hydroxyde avec le

filtre à 120 C pendant environ 12 heures.

(19) On transfère avec-soin la matière sèche dans une-nacelle de calcination en quartz en la séparant

du filtre.

(20) On place la nacelle de calcination dans un

four tubulaire froid et l'on élève lentement la tempéra-

ture (2 C/min) sous atmosphère d'hydrogène jusqu'à 600 C et on la maintient à cette température pendant une heure, puis on la refroidit lentement (2,5 C/min) jusqu'à la température ambiante sous hydrogène, et l'on purge ensuite l'échantillon avec de l'argon pendant une heure pour éliminer l'hydrogène occlus. La matière, une FEMOR, est une poudre d'un noir grisâtre et elle est totalement amorphe à l'analyse aux rayons X. En d'autres termes, une poudre de métal noble de pureté certifiée a été

convertie en une forme "non analysable".

A ce stade, les FEMOR présentent, selon

l'échantillon d'élément choisi, un réarrangement d'orbi-

tales résultant de la ou des lacunes d'orbitales d, c'est-à-dire une ou des lacunes positives. Les FEMOR sont caractérisées comme ayant un doublet infrarouge -1 entre 1400 et 1600 cm. Le doublet atteste la présence de la paire d'électrons se déplaçant entre les orbitales

d et s.

Ces matières trouvent un certain nombre d'ap-

plications, comme décrit précédemment, dont l'une réside

dans des catalyseurs pour cellules électrochimiques.

EXEMPLE 4

Technique de séparation d'éléments de la mine du platine (EMP) à partir de minerai contenant des FEMOR La classe de minerais qui sont traités pour la production de FEMOR lorsqu'on les analyse par des appareils de mesure classiques normalement employés pour la détermination de la teneur en Métaux de la Mine du Platine (MMP), indique qu'essentiellement aucun métal

de ce groupe des MMP n'est présent.

Dans la séparation de EMP à partir du minerai,

le prétraitement de l'échantillon de minerai est capital.

Si l'échantillon n'est pas convenablement préparé, les

EMP, dans ieur état de FEMOR, sont pratiquement impossi-

bles à séparer. Les éléments séparés ne sont pas néces-

sairement dans un état de FEMOR.

Le but du prétraitement est principalement d'éliminer la silice. Le prétraitement comporte le concassage et la pulvérisation du minerai en une poudre fine (moins de 0,074 mm>. On pèse un échantillon de

g du minerai pulvérisé et 100 g de bifluorure d'ammo-

nium, NH4HF2, et les place dans un bécher en Téflon de 1000 ml. On humecte le minerai et NH4HF2 avec de l'eau distillée et l'on ajoute environ 200 ml de HF (acide fluorhydriquei. On dessèche l'échantillon sur une plaque chauffante. On répète quatre fois cette opération, avec davantage de HF à chaque fois. On transfère l'échantilloh dans une capsule de platine et on le grille sur une flamme chaude jusqu'à ce que l'échantillon vire à une couleur brun-rouge terne. Après ce traitement, la majeure partie de la silice a été éliminée sous forme de H2SiF6

* (fumées blanches qui se dégagent pendant le grillage).

On-place alors l'échantillon dans un creuset de zirconium avec 200 g de NaNO3 (nitrate de sodium) et D0 g de Na2CO3 (carbonate de sodium).,

On fait ensuite fondre l'échan-

tillon en utilisant un brûleur Fisher et un chalumeau à

propane pour obtenir une masse fondue chauffée au rouge.

Une fois refroidie, la masse fondue doit être d'une couleur aigue-marine ou d'une couleur brun clair. La couleur brun clair signifie que l'échantillon est passé par le stade aigue-marine. Cela ne pose aucun problème dans la séparation et la détermination subséquentes des EMP. Si la masse fondue se refroidit en prenant une couleur vert clair, la fusion n'est pas complète. Il faut la faire fondre de nouveau jusqu'à ce qu'elle atteigne le

point de virage aigue-marine. -

- Dans le creuset de zirconium contenant la masse fondue refroidie, on place un barreau agitateur en forme de "X", enrobé de Teflon, et une quantité minimale d'eau distillée. On place le creuset dans un bécher et le couvre avec un verre de montre. On place le

bécher sur un plateau d'agitateur pour mettre en suspen-

sion/dissoudre l'échantillon en le séparant du creuset.

Il faut utiliser une quantité minimale d'eau distillée dans cette séparation. L'échantillon est alors prêt

pour la distillation.

(1) Distillation et séparation de l'osmium et du ruthénium Les premiers EMP sont séparés par distillation en présence d'acide perchlorique, le ruthénium et l'osmium

étant séparés par distillation sous forme de Ru04 et OsO4.

Le platine, le palladium, le rhodium et l'iridium restent dans la liqueur de chaudière. L'appareil de distillation est représenté de façon schématique sur la figure 3 des dessins, tel qu'utilisé pour un échantillon de 5 g de minerai. En se reportant à la figure 3 des dessins: le Récipient n 1 a une capacité de 500 ml et contient 5 g de minerai dans 250 ml de solution/suspension; le Récipient n 2 a une capacité de 250 ml et contient 60 ml de HC1 à 1:1 et 15 ml de H202 à 30%; le Récipient n 3 a une capacité de 50 ml et contient 20 ml de HC1 à 1:1 et 15 ml de H202 à 30%; le Récipient n 4 a une capacité de 200 ml et contient 100 ml de HC1 à 1:1 saturé de SO2' (anhydre sulfureux); et les Récipients n 5 et 6 ont une capacité de

ml et contiennent 60 ml de HC1 à 1:1 saturé de SO2.

Les récipients sont tous reliés entre eux par des conduites en verre et des joints sphériques en verre rodé. La distillation se déroule comme suit: On

utilise un système fermé avec N2 (azote) comme gaz por-

teur pour RuO4 et OsO4. Dans le Récipient n 1, on ajoute lentement 60 ml de HClO4 (acide perchlorique) à 70% par l'ampoule à décanter 10. Après avoir ajouté la totalité de HC104, on chauffe le récipient. A une température de 105-112 C, on voit un nuage blanc passer dans le Récipient n 2. On poursuit le chauffage jusqu'à ce des fumées de HClO4 commencent à s'6chapper aux environ de C. On poursuit le chauffage jusqu'à a 210 C o la température cesse de monter. On refroidit ensuite le système à 100 C. A ce stade, on ajoute 20 ml de HClO4 à 70% et 20 ml d'eau distillée au Récipient n 1, toujours par l'ampoule à décanter, et l'on chauffe de nouveau le système à 210 C, puis le refroidit de nouveau à 100 C. On ajoute 10 ml de HClO4 à 70% et 10 ml d'eau distillée au Récipient n 1 et l'on chauffe de nouveau l'échantillon à 210 C. On répète la distillation une fois

de plus comme précédemment.

Après la quatrième distillation, on coupe le chauffage appliqué au Récipient n 1 et l'on applique un chauffage au Récipient n 2, en le portant lentement à l'ébullition pour chasser tout le 0sO4 de la fraction de RuO4. Une purge d'azote gazeux circule toujours et

doit être réglée pour empêcher un refoulement. On pour-

suit l'ébullition jusqu'à ce que le Récipient n 3 soit presque plein ou que le H20 ait été presque chassé du Récipient n 3. La présence de H202 est révélée par de 2 2 très petites bulles qui se forment sur toute la surface de verre. On refroidit ensuite tout le système à la température ambiante, tandis que l'azote gazeux circule

continuellement durant le refroidissement.

On démonte ensuite les récipients récepteurs de

distillation. Les Récipients n 4, n 5 et n 6 contien-

nent la fraction d'osmium sous forme de OsO4. On regroupe leurs contenus dans un bécher de 600 ml. Les

Récipientsn 2 et n 3 contiennent la fraction de ruthé-

nium sous forme de RuO4 et l'on regroupe leurs contenus dans un bécher de 600 ml. Le contenu du Récipient n 1, qui contient du platine, du palladium, du rhodium et de

l'iridium, est conservé dans le récipient de distilla-

tion afin d'éliminer HClG4 par chauffage à siccité comme décrit plus loin à la Section 4. Ces fractions sont alors prêtes pour une analyse et une séparation plus poussées. Les fractions de ruthénium et d'osmium doivent reposer en solution à la température ambiante pendant 16-24 heures avant de poursuivre avec les étapes (2) et (3). (2) Séparation de l'osmium Après l'avoir laissé reposer pendant 16-24 heures à la température ambiante, on traite le distillat d'osmium comme suit: On évapore lentement la fraction d'osmium venant de la distillation jusqu'à obtenir environ 10 ml de solution. On ajoute ensuite 25 ml de HCl (acide chlorhydrique) concentré et l'on évapore de nouveau l'échantillon jusqu'à environ 10 ml. On répète cette opération cinq fois. A la dernière concentration, on amène avec précaution l'échantillon à l'état de sels humides et, à ce stade, on le dilue à un volume de 200 ml avec de l'eau distillée et le porte à l.'ébullition. On filtre la solution chaude à travers un papier-filtre Whatman n 42, en rinçant avec une quantité minimale de

HCl 0,1N.

Après refroidissement à 40 C environ, on ajuste lentement le pH de l'échantillon à 4 à l'aide d'un pH-mètre étalonné en utilisant une solution saturée de NaHCo3

(bicarbonate de sodium), tout en agitant énergiquement.

On fait ensuite bouillir doucement la solution pendant à 10 minutes, on la retire du chauffage et on l'aban- donne pendant une période d'au moins douze heures. Les précipités d'osmium consistent en un bioxyde hydraté brun rougeâtre. On filtre la solution à travers un creuset

filtrant en porcelaine, taré, en utilisant le porte-

creuset de Walters. On décante la majeure partie de la solution à travers le creuset filtrant, en prenant soin de ne pas remuer ou faire flotter le précipité. On ne laisse pas le filtre arriver à sec. On verse dans le filtre les 100 à 200 derniers ml de solution contenant le précipité. On se tient prêt à rincer immédiatement le précipité avec une solution chaude de NH4C1 à 1% en

poids/volume (filtrée à travers un tampon de 0,45 micro-

mètre pendant la préparation). On utilise une spatule en caoutchouc humidifiée pour racler complètement le bécher et on le rince après chaque raclage avec du NH4C1 à 1% chaud. On sèche le creuset pendant une nuit à 105 C dans un four à vide. On pèse le creuset sec refroidi et l'on calcule la quantité approximative d'osmium d'après ce poids de 5OsO2 Le creuset étant de nouveau placé sous vide, on rince le précipité avec deux portions aliquote de ml chacune de solution saturée de NH4C1. On laisse à 200 ml du NH4C1 solide sur le précipité. On sèche

doucement dans un four à vide à 100 C pendant 1 à 2 heures.

L'échantillon est maintenant prêt pour une réduction par l'hydrogène en four tubulaire. On place le creuset filtrant latéralement dans un tube de quartz et l'on introduit le tube au centre du four. On'lance un

courant d'argon et d'hydrogène gazeux à travers le four.

On laisse la température s'élever lentement pour déshy-

drater le précipité sans le calciner. On diminue le courant d'argon jusqu'à ce qu'il ne circule plus que de l'hydrogène. Ensuite, on chauffe à 360-375 C jusqu'à ce

que tout le NH4Cl se soit sublimé.

On continue à chauffer le précipité dans l'hydrogène seul à 500 C pendant 20 minutes pour achever

la réduction en osmium métallique. On refroidit le creu-

set dans l'hydrogène jusqu'à la température ambiante.

On remplace l'hydrogène par de l'anhydride carbonique pendant 20 minutes pour éviter toute oxydation lorsque le métal réduit est exposé initialement à l'air. On

pèse le produit comme étant de l'osmium élémentaire.

(3) Séparation du ruthénium Après l'avoir laissé reposer pendant 16-24 heures à la température ambiante, on traite le distillat de ruthénium comme suit: On évapore lentement la fraction de ruthénium venant de la distillation jusqu'à un volume d'environ 10 ml de solution. On ajoute ensuite 25 ml de HC1 concentré et l'on concentre de nouveau l'échantillon à un volume d'environ 10 ml. On

répète cinq fois cette opération. A la dernière concen-

tration, on amène avec précaution l'échantillon à l'état de sels humides sur un bain-marie. L'échantillon ne doit pas être suffisamment chaud pour que des traces de HC104 réoxydent le ruthénium. On ajoute 200 ml d'eau distillée et l'on porte la solution à l'ébullition. On filtre la solution chaude à travers un papier-filtre Whatman n 42,

en rinçant avec une quantité minimale de HC1 0,1N.

Après refroidissement à 40 C environ, on ajuste lentement le pH de l'échantillon à 6 à l'aide d'un pH-mètre étalonné en utilisant une solution saturée de NaHCO3, tout en agitant énergiquement. On porte la solution à une douce ébullition pendant 5 à 10 minutes avant de la retirer du chauffage. On laisse reposer

l'échantillon pendant une période d'au moins douze heures.

Le ruthénium précipite sous forme d'un bioxyde hydraté

brun jaunâtre.

On filtre la solution à travers un papier-

filtre Whatman n 42 sans cendres, mouillé avec (NH4)2SO4 à 1% en poids/volume (filtré à travers un tampon de 0,45 micromètre pendant la préparation). On décante la majeure partie de la solution à travers le papier-filtre, en prenant soin de ne pas remuer ou faire flotter le précipité. On verse en une seule fois les derniers 100 à 200 ml de solution contenant la majeure partie de l'oxyde hydraté. On utilise une spatule en caoutchouc humidifiée pour racler complètement le bécher. Pour

achever le transfert, on utilise un morceau de papier-

filtre sans cendres n 42 humecté avec (NH4)2SO4 à 1% en poids/volume. On lave deux fois le précipité avec (NH4)2SO4 à 1 -en poids/volume chaud et une fois avec (NH4)2SO4 à 2,5% en poids/volume chaud. On laisse le filtre s'égoutter jusqu'à ce qu'il soit aussi sec que possible. On transfère le papier dans une nacelle de

quartz tarée et on le sèche doucement dans un four à 110 C.

On place la nacelle dans un tube de quartz pour

un chauffage et une réduction finals dans le four tubu-

laire. En commençant à froid (au-dessous de 100 C), on fait passer suffisamment d'air sur l'échantillon pour

brûler le papier sans perte mécanique de précipité.

On augmente lentement la température du four jusqu'à 500 C et l'on maintient cette température jusqu'à ce que la combustion du papier soit totale. On retire la nacelle de la section chauffée et-on la laisse se refroidir jusqu'à 150 C ou moins. On purge le tube avec de l'argon, puis de l'hydrogène. On accomplit la réduction par l'hydrogène avec l'échantillon dans la section chauffée

à 500 C, puis à 600 C pendant 20 à 30 minutes.

On retire l'échantillon de la section chauffée pour le refroidir à moins de 100 C tout en faisant passer

de l'hydrogène sur l'échantillon. On achève le refroidis-

sement avec de l'anhydride carbonique jusqu'à la tempé-

rature ambiante (environ i0 à 15 minutes).

On lave deux fois le ruthénium refroidi avec

du (NH4)2SO4 à 1% en poids/volume pour dissoudre les der-

nières traces de sels solubies. On calcine de nouveau dans l'air et l'hydrogène comme décrit ci-dessus. On

pèse le produit comme étant du ruthénium élémentaire.

(4) Séparation du platine On évapore à siccité dans un bécher la fraction

contenant le platine, le palladium, le rhodium et l' riri-

dium dans HC104 venant de la distillation. L'opération prend un temps considérable et il faut faire attention car HClO4 s'échappe en fumées. Lorsque l'échantillon a atteint l'état d'un sel sec et qu'il est refroidi, on ajoute de l'eau distillée et du HCl concentré et l'on évapore de nouveau l'échantillon. On répète encore deux fois le traitement par l'eau et HCl. Lorsque l'échantil- lon a été évaporé pour la dernière fois, on le dilue à 300 ml avec de l'eau distillée. L'échantillon est alors prêt pour la séparation du platine d'avec le rhodium, le palladium et l'iridium. A ce stade, on peut employer soit un procédé d'échange d'ions, qui est destiné à la production de plus grandes quantités de FEMOR séparées,

soit un procédé de séparation quantitative non rigoureuse.

Le mode opératoire suivant décrit en détail la séparation quantitative. On porte l'échantillon à l'ébullition et l'on ajoute 200 ml de NaBrO3 (bromate de sodium) à 10% en

poids/volume et fait de nouveau bouillir l'échantillon.

Lorsque l'échantillon a atteint l'ébullition, on le retire du chauffage, on le refroidit à 40 C et on ajuste son pH à 6 à l'aide d'un ph-mètre étalonné en utilisant une solution saturée de NaHCO3. On ajoute 100 ml de NaBrO3 à 10% et l'on chauffe la solution à une douce ébullition pendant 15 minutes. On refroidit ensuite l'échantillon et on laisse le précipité se coaguler pendant 20 à

30 minutes.

On filtre ensuite l'échantillon sur un filtre en verre fritté de porosité moyenne et on le lave avec une solution de NaCl à 1%, pH 6,5-7,5 (filtrée pendant

la préparation à travers un tampon de 0,45 micromètre).

Le filtrat contient le platine et le précipité contient le palladium, le rhodium et l'iridium sous forme de PdO2, RhO2 et IrO2 à l'état hydraté. On redissout le

précipité avec HCl 6N, le fait bouillir et le repréci-

pite comme ci-dessus deux fois ou davantage pour assurer la séparation complète du platine d'avec le palladium,

le rhodium et l'iridium.

On regroupe les filtrats provenant des trois précipitations dans un bécher de 1 000 ml et l'on ajoute ml de HCl concentré. On fait bouillir l'échantillon à siccité pour éliminer le btome et toutes-traces'de HClO4 qui peuvent être encore présentes. On ajoute 50 ml d'eau et 50 ml de HCl concentré. On fait de nouveau bouillir à siccité et l'on répète deux fois de plus, en procédant la dernière fois de façon à obtenir ces cristaux humides

au lieu de faire bouillir à siccité. On dilue l'échan-

tillon à 200 ml avec de l'eau distillée et l'on ajoute

ml de HC1.

On chauffe l'échantillon à une douce ébullition et l'on fait passer un courant de H2 (hydrogène) gazeux à travers l'échantillon pendant dix minutes, puis on fait passer un courant de H2S (hydrogène sulfuré) à travers la solution tout en continuant à faire passer un courant de H2. On laisse refroidir la solution tout en y faisant passer du H2S. Le platine précipite sous forme de PtS2

noir-brun.

On sépare les solides par filtration à travers un papier-filtre sans cendres Whatman nO 42 et l'on lave le précipité avec du HC1 à 1% en volume. On transfère le filtre et le précipité dans un creuset de porcelaine taré. On sèche doucement le filtre, puis on calcine le résidu en le portant au rouge dans l'air en utilisant un brûleur Meker. On lessive le résidu métallique avec HCl à 1% en volume et on le lave sur un second papier-filtre sans cendres n 42. On lave à fond le résidu avec de l'eau distillée chaude. On transfère le filtre dans le même creuset de porcelaine, on le sèche et on le chauffe au rouge en utilisant un brûleur Meker. On pèse le résidu comme étant du platine métallique. Le précipité de PtS2 peut également être réduit sous H2 dans le four

tubulaire.

(5) Séparation du palladium On dissout dans i 000 ml de HC1 6N le précipité de bioxydes hydratés de palladium, rhodium et iridium restant de l'étape (4), et l'on dilue à 4 000 ml avec de l'eau distillée. On filtre ensuite l'échantillon sur un filtre de 0,45 micromètre. On ajoute à la solution un volume suffisant de diméthylglyoxime à 1% en poids/

volume dans l'éthanol à 95% (250 ml) pour faire précipi-

ter la totalité du palladium sous une douce ébullition.

On abandonne l'échantillon à lui-même pendant un minimum d'une heure, puis on le filtre en l'introduisant dans un creuset filtrant de porcelaine taré. On lave avec HC1 0,1N, puis de l'eau. On réserve le filtrat pour la séparation du rhodium et de l'iridium. On sèche le précipité à 1100 C et

l'on pèse le précipité jaune comme étant du palladium-

diméthylglyoxime, le palladium constituant 31,67% en

poids du précipité total.

(6> Séparation du rhodium

On dilue à 500 ml le filtrat venant de la pre-

mière précipitation du palladium et l'on ajoute 10 ml de H2SO4 concentré et 10 ml de HNO3 concentré. On évapore le filtrat par la chaleur jusqu'à ce qu'il se dégage des fumées lourdes de H2SO4. Après refroidissement, on ajoute ml de HNO3 concentré et chauffe de nouveau jusqu'au dégagement de fumées. On répète ce traitement jusqu'à ce qu'il ne se produise plus de charbonnement et que toute la matière organique ait été détruite. On refroidit la solution restante et l'on ajoute 20 ml d'eau. On répète

à nouveau l'évaporation par chauffage jusqu'au dégage-

ment de fumées lourdes. On répète deux fois le lavage à

l'eau pour détruire tous les composés nitrosés qui peu-

vent intervenir dans la détermination du rhodium.

On dilue la solution à 200 ml et la chauffe à l'ébullition. On ajoute goutte à goutte une solution de TiCl3 (chlorure titaneux) à 20% jusqu'à ce que la solution reste d'une couleur rose faible. On fait bouillir la solution pendant deux minutes, la refroidit et la filtre

à travers un papier-filtre sans cendres Whatman n 42.

Si du rhodium a précipité, on lave le papier avec H2SO4 0,9N. On carbonise ensuite le papier-filtre dans 5 ml de H2SO4 concentré. On ajoute 5 ml de HNO3 et on chauffe

pour détruire la matière organique comme décrit précédem-

ment. On dilue la solution avec 50 ml d'eau et on la combine avec le filtrat provenant de la précipitation

par TiC13.

On sépare le rhodium de l'iridium par élimina-

tion du titane en excès dans une extraction au chloro-

forme en présence de cupferron. On refroidit la solution dans un bain de glace et on la place dans une ampoule à décanter de 500 ml. On y ajoute des portions aliquotes de ml de cupferron aqueux à 6%, refroidi, ce qui donne une solution d'un jaune laiteux. Si la solution additionnée de cupferron est de couleur foncée, il faut la traiter avec du charbon activé et la filtrer à travers un tampon de 0,45 micromètre. On extrait le titane dans des portions aliquotes de 25 ml de chloroforme froid. L'extrait-est une solution jaune clair que l'on verse dans un récipient à déchets. Lorsqu'on n'extrait plus de couleur jaune, on ajoute une autre portion aliquote-de 5 ml de solution de

cupferron. Après l'addition de nombreuses portions ali-

quotes pour éliminer le cupferrate de titane jaune, l'extrait vire au brun-rouge. On-recueille cette fraction

dans un bécher séparé comme étant la fraction du rhodium.

À Après cette extraction, on ajoute toutes les fractions qui suivent à la fraction du rhodium dans un bécher de 600 ml. L'extraction est achevée lorsqu'une portion aliquote de cupferron fait passer la solution au blanc laiteux et que l'extrait chloroformique est incolore à

vert très clair. On réserve la solution pour la sépara-

tion de l'iridium.

On évapore l'extrait à siccité pour chasser le chloroforme de la fraction du rhodium. On ajoute 50 ml d'eau régale et l'on évpore l'échantillon à siccité pour détruire la matière organique. On ajoute 10 ml de H2SO4 concentré et 10 ml de HNO3 et l'on chauffe jusqu'à l'appa-

rition de fumées. On répète le traitement par HNO3 jus-

qu'à ce qu'il ne se produise plus de charbonnement et que toute la matière organique ait été détruite. On refroidit la-solution et l'on ajoute 20 ml d'eau, puis on évapore de nouveau jusqu'à l'apparition de fumées lourdes. On répète deux fois le lavage à l'eau pour

détruire tous les composés nitrosés.

On dilue la solution d'échantillon à 200 ml avec de l'eau. Ensuite, on ajoute 10 ml de NaBrO3 à 10%

et l'on chauffe l'échantillon à l'ébullition. On refroi-

dit ensuite l'échantillon à 40 C et l'on ajuste le pH à 6,0 avec NaHCO3. On ajoute 10 ml de NaBrO3 et on chauffe l'échantillon à l'ébullition. On refroidit l'échantillon et on le filtre sur un creuset de porcelaine taré. On

sèche l'échantillon dans un four à vide et pèse le préci-

pité comme étant du RhO2.

On purifie ensuite la matière en dissolvant le précipité de RhO2 avec HCl 6N à partir du creuset de pesée, on évapore jusqu'à l'obtention de sels humides et

l'on procède comme ci-dessus.

On sépare l'oxyde de rhodium du creuset de

pesée en utilisant une solution de H2SO4 à 20% en volume.

2 4 On dilue ensuite la solution à 200 ml avec de l'eau et l'on chauffe à l'ébullition. On ajoute goutte à goutte une solution de TiCl3 à 20% jusqu'à ce que la solution garde une couleur rose faible tout en bouillant. Il se forme un précipité de rhodium. On laisse la solution refroidir jusqu'à 40 C. Si sa couleur disparait, on la fait bouillir et l'on ajoute davantage de TiC13. Si la couleur persiste, on filtre à travers un papier-filtre sans cendres Whatman n 42. On lave le.précipité avec une solution chaude de H2SO4 à 10% en volume jusqu'à ce le filtrat cesse de présenter le complexe de titane

orangé avec H202, puis on lave deux fois deplus.

-On redissout le rhodium comme précédemment pour détruire la matière organique. On ajoute 10 ml de H2SO4 concentré et 10 ml de HNO3 pour carboniser le papier. On répète le traitement par HNO3jusqu'à ce qu'il ne se produise plus de charbonnement et que toute la matière organique ait été détruite. On refroidit la solution, on ajoute 20 ml d'eau et l'on évapore jusqu'à la réapparition de fumées-lourdes. On répète deux fois le traitement à l'eau pour détruire tous les composés nitrosés.

On ajoute 20 ml d'eau et 10 ml de HCl concen-

tré. On fait bouillir doucement la solution pendant minutes pour obtenir le rhodium à l'état d'o il peut

être précipité sous forme d'un sulfure. Pendant le trai-

tement, la couleur de la solution passe du jaune au rose.

On filtre la solution à travers un papier-filtre Whatman n 42 et on laveavec HCl à 1% en volume. On dilue la

solution à 400 ml avec de-l'eau.

On précipite le rhodium sous forme de sulfure à partir de la solution maintenue au point d'ébullition en faisant passer à travers celle-ci un courant rapide de H2S (hydrogène sulfuré). On laisse la solution refroidir tout en y faisant passer H2S. On laisse le

sulfure de rhodium brun-noir se déposer.

On sépare le sulfure par filtration à travers un papier-filtre sans cendres Whatman n 42. On lave avec H2SO4 à 2,5% en volume et, finalement, avec HCl à 1% en volume. Enfin, on. sèche doucement le papier-filtre dans

une nacelle de quartz tarée.

On place la nacelle dans le tube de quartz pour le chauffage et la réduction finals dans le four tubulaire. En commençant à froid (audessous de 100 C), on fait passer suffisamment d'air sur l'échantillon pour brûler le papier sans perte mécanique de précipité. On élève lentement la température du four jusqu'à 500 C et l'on maintient cette température jusqu'à ce que la combustion du papier soit achevée. Ensuite, on achève le chauffage dans l'air à une température de 900 C pendant 20 minutes. On retire le creuset de la section

chauffée et on le laisse refroidir jusqu'à 200 C ou moins.

On purge le tube avec de l'argon, puis de l'hydrogène.

On accomplit la réduction par l'hydrogène avec l'échan-

tillon dans la section chauffée à une température de

900 C pendant 20 à 30 minutes.

On retire l'échantillon de la section chauffée pour le refroidir à moins de 100 C, tout en faisant passer de l'hydrogène sur l'échantillon. On achève le refroidissement avec de l'anhydride carbonique jusqu'à

la température ambiante pendant 10 à 15 minutes.

On lave deux fois le rhodium refroidi par décantation avec une solution froide de (NH4)2SO4 à 1% en poids/volume pour dissoudre les dernières traces de sels solubles. On sèche doucement et on calcine de

nouveau dans l'air et l'hydrogène comme décrit ci-dessus.

On pèse le produit comme étant du rhodium élémentaire.

(7) Séparation de l'iridium La solution restant dans l'ampoule à brome après l'extraction en présence de cupferron contient de l'iridium. On la transvase quantitativement dans un bécher de 600 ml en rinçant avec une solution de H2SO4 à 1% en volume. On ajoute 10 ml de HNO3 concentré. On

évapore jusqu'à l'apparition de fumées lourdes de H2SO4.

On refroidit, ajoute encore 10 ml de HNO3 Pt on chauffe de nouveau jusqu'à l'apparition de fumées. On répète ce traitement jusqu'à ce qu'il ne se produise plus de charbonnement et que toute la matière organique ait été détruite. On refroidit la solution, on ajoute 20 ml d'eau et on évapore de nouveau jusqu'à l'apparition de fumées lourdes. On répète deux fois ce traitement par l'eau pour détruire tous les composés nitrosés. On dilue à 300 ml avec de l'eau. On porte l'échantillon à l'ébullition et l'on ajoute 20 ml d'une solution de NaBrO3 à 10% en poids/ volume et on porte de nouveau à l'ébullition. Lorsque l'échantillon atteint l'ébullition, On le retire du chauffage, on le refroidit à 40 C et on ajuste le pH à 7 à l'aide d'un pH-mètre étalonné en utilisant une solution saturée de NaHCO3. On ajoute 10 ml de NaBrO3 à 10% et on

chauffe à douce ébullition pendant 15 minutes. On refroi-

dit ensuite lentement l'échantillon et on'laisse le pré-

cipité se coaguler pendant 20 à 30 minutes.

On filtre le précipité dans un creuset de

porcelaine taré maintenu dans un porte-creuset de Walters.

On décante la majeure partie de la solution â travers le creuset filtrant, en prenant soin de ne pas remuer ou faire flotter le précipité. On ne laisse pas le filtre

arriver à sec. On verse dans le filtre les 10 à 20 der-

niers ml de solution contenant le-précipité. On se tient prêt à rincer et racler immédiatement le bécher avec une solution de NaCl à 10% en poids/volume. On sèche le filtre sous vide à 100 C pendant 1 à 2 heures. On dissout le précipité avec HCl 6N et on l'évapore pour

obtenir des sels humides et l'on procède comme précédem-

ment pour obtenir une fraction d'iridium plus pure.

On mouille le précipité avec une solution saturée de NH4Cl et environ 100 ml de NH4Cl solide. On sèche doucement dans un four à vide, de nouveau à 110 C

pendant 1 à 2 heures.

A ce stade, l'échantillon, qui est la FEMOR hydratée d'iridium, peut être traité par deux modes opératoires différents. Dans le premier mode opératoire, l'échantillon est traité pour produire une FEMOR-S de l'iridium, puis utilisé pour établir l'existence d'un

champ de Meissner, une propriété particulière aux maté-

riaux supraconducteurs. Dans le second mode opératoire, l'échantillon est traité de manière à former de l'iridium élémentaire. Mode Opératoire A On place la fraction d'iridium dans une nacelle de calcination en quartz et l'on introduit la

nacelle dans un four tubulaire pour effectuer une réduc-

tion lente sous hydrogène gazeux. On fait lentement circuler de l'hydrogène gazeux sur l'échantillon en maintenant constamment une légère pression positive dans le tube. On élève la température du four tubulaire très lentement et uniformément jusqu'à 850 C, en veillant à ne pas laisser l'allure de chauffage dépasser 2 C par minute. On maintient la température de 850 C pendant une heure, puis on refroidit lentement l'échantillon sous hydrogène gazeux, en veillant à ne pas dépasser une allure de diminution de la température de 2,5 C par minute jusqu'à ce que la température ambiante ait été atteinte. On introduit de l'azote gazeux dans le tube et l'on coupe l'arrivée d'hydrogène gazeux. On purge ensuite le tube pendant huit heures avec l'azote gazeux. A ce

stade, l'échantillon est une poudre amorphe d'un gris-

noir. On retire la poudre du tube et la place ensuite dans un endroit protégé de sorte qu'elle puisse réagir

avec l'air pendant au moins deux jours (48 heures).

On transfère environ 10 mg de la poudre résul-

tante dans un appareil d'analyse thermogravimétrique (A.T.G.) à atmosphère contrôlée comportant un élément chauffent à enroulement bifilaire (Perkin-Elmer Thermal Analysis (PE/TGS-2)), couplé à un programmateur de température (PE/System E), une station de traitement des données thermiques (PE/TADS) et un enregistreur graphique (PE/THERM PLTTR) . On chauffe l'échantillon dans l'appareil à une allure de 1,2 C par minute sous une atmosphère d'hélium gazeux jusqu'à 850 C, puis le refroidit immédiatement à.raison de 2 C par minute jusqu'à la température ambiante. On répète quatre fois

le cycle de chauffage et refroidissement.

L'enroulement bifilaire de l'élément chauffant produit un champ magnétique extrêmement faible du fait que l'échantillon pesé ne peut jamais être exactement

à égales distances des deux fils en raison de la confi-

guration de l'enroulement. Le champ dépolarisé ne réagit pas avec des échantillons de métaux ordinaires ou des

matériaux magnétiques normaux (polarisés N-S). Cepen-

dant, un supraconducteur réagit avec un champ magnétique

externe, même d'une petite intensité.

Les figures 8 à 17, qui sont des courbes poids/ température de chauffage et refroidissement alternés de l'échantillon de FEMOR-S d'iridium relevées sur cinq cycles, rendent compte de la génération du champ de Meissner et des fréquentes phases d'effondrement et de régénération du champ.-En particulier, la figure 8, Courbe IRlH1, représente le-premier cycle de chauffage qui engendre une perte de poids d'environ 26%. Cette

perte de poids est principalement due à une perte d'eau.

La figure 9, Courbe IRlC1, qui se lit de droite à gauche et o 100% correspondent aux 75%-de la Courbe IRlH1 (figure 8), montre un gain de poids et un saut de flux lors du refroidissement. Le gain de poids apparent et

le saut de flux établissent que le matériau est supra-

conducteur. Un matériau qui, tel le fer, n'est pas supraconducteur, présenterait une courbe consistant essentiellement en une ligne plate. Les autres courbes, c'est-à-dire les figures 10 à 17, qui montrent l'effet des chauffages et refroidissements alterhés, établissent que chaque traitement étend la génération du champ de Meissner en direction de la température ambiante. La figure 17, Courbe IR1C5, montre le saut de flux très

proche de la température ambiante.

Une fois que le traitement de recuit ci-dessus a été achevé, l'échantillon est de couleur blanche. La poudre blanche est chimiquement inerte vis-à-vis des techniques chimiques normales d'oxydoréduction. Cette poudre ne gagne pas facilement de poids par exposition à l'air. Cependant, des gaz tels que l'azote, l'oxygène, l'oxyde de carbone et l'anhydride carbonique sont manifestement adsorbés à la surface, ce qui donne lieu

à un "épinglage du flux", comme on emploie cette expres-

sion en décrivant le comportement de matériaux supra-

conducteurs constitués de FEMOR-S.

Mode Opératoire B L'échantillon est soumis à une calcination au

four et une réduction par l'hydrogène. On place le creu-

set filtrant latéralement dans le tube de quartz et on l'introduit au centre du four tubulaire. On commence à

faire circuler de l'air doucement. On laisse la tempéra-

ture s'élever lentement pour déshydrater complètement le précipité. On chauffe jusqu'à ce que tout le NH4Cl soit sublimé à 360-375 C. On poursuit le chauffage dans l'air

jusqu'à 800 C.

On retire le creuset de la section chauffée du four et on le refroidit à 200 C ou moins. On purge

le tube avec de l'argon, puis de l'hydrogène. On accom-

plit la réduction de l'échantillon par l'hydrogène dans

la section chauffée à 800 C pendant 20 à 30 minutes.

On retire l'échantillon de la section chauffée pour le refroidir à moins de 100 C tout en faisant passer de l'hydrogène sur l'échantillon. On achève le refroidis-' sement par traitement avec de l'anhydride carbonique

pendant 10 à 15 minutes jusqu'à la température ambiante.

On lave deux fois l'iridium refroidi avec du

(NH4)2SO4 à 1% en poids/volume pour dissoudre les der-.

nières traces de sels solubles. On sèche doucement et on calcine de nouveau dans l'air et l'hydrogène comme décrit ci-dessus. On pèse le produit comme étant de l'iridium élémentaire, ou de la FEMOR-Ir. Si l'on dissout partiellement l'échantillon dans l'eau régale en vue d'une détermination par Spectroscopie de Masse à Plasma

Couplé par Induction (SM-PCI), l'appareil de mesure indi-

que alors la présence d'iridium métallique. Autrement dit, avant le traitement du minerai, les techniques d'analyse classiques indiquaient qu'il n'y avait pas du tout d-'iridium. Après le traitement et la séparation des FEMOR, une réduction lente sous hydrogène gazeux, suivie par un traitement à l'eau régale ont transformé

une partie des FEMOR-Ir en leur métal T constitutif.

Il sera évident pour l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées dans le

cadre de la description précédente. Ces modifications,

étant du ressort de l'homme de l'art, font partie de la

présente invention.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Substance caractérisée en ce qu'il s'agit, dans un état stable, isolé et sensiblement pur, d'une

forme mono-atomique non métallique à orbitales réarran-

gées d'un élément des métaux nobles ou de transition choisi parmi le cobalt, le nickel, le cuivre, l'argent, l'or, le palladium, le platine, le ruthénium, le rhodium, l'iridium et l'osmium, ayant une lacune d'orbitale de qui partage de l'énergie avec un ou des électrons, ladite énergie partagée étant identifiée comme un doublet situé

entre environ 1400 et 1600 cm-1 dans un sepectre infra-

rouge.

2. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est l'or.

3. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce-que ledit élément est l'argent.

4. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est le cuivre.

5. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est le palladium.

6. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est le platine.

7. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est le ruthénium.

8. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est le rhodium.

9. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est l'iridium.

10. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est l'osmium.

11. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est le cobalt.

12. Substance selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que ledit élément est le nickel.

13. Procédé pour produire une forme mono-atomique

2632974.

non métallique à orbitales réarrangées d'un élément choisi parmi le cobalt, le nickel, le cuivre, l'argent, l'or, le palladium, le platine, le ruthénium, le rhodium, l'iridium et l'osmium à partir de l'élément correspondant sous forme métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter ladite forme métallique pour la transformer en un sei, à solubiliser exhaustivement et évaporer ledit sel dans un milieu aqueux jusqu'à l'obtention d'une variété diatomique de ladite forme métallique, puis à traiter ladite variété diatomique par un métal alcalin

en présence d'eau pour produire ladite forme mono-

atomique stable à orbitales réarrangées dudit élément.

14. Procédé pour produire un métal choisi parmi le cobalt, le nickel, le cuivre, l'argent, l'or, le

palladium, le platine, le ruthénium, le rhodium, l'iri-

dium et l'osmium à partir d'une matière dans laquelle l'élément correspondant est présent sous une forme stable mono-atomique non métallique à orbitales réarrangées dudit élément, caractérisé en ce qu'il consiste à séparer ledit élément, sous ladite forme mono-atomique à orbitales réarrangées, de ladite matière, puis à soumettre ladite forme stable mono-atomique non métallique à orbitales réarrangées, séparée, à un potentiel négatif à deux paliers d'abord d'au moins l,8 à 2,2 V, puis d'au moins 2,5 V jusqu'à ce que ledit métal soit produit par des

techniques d'électrodéposition.

15. Procédé pour produire un métal choisi parmi le cobalt, le nickel, l'argent,-le palladium, le platine, le ruthénium, le rhodium, l'iridium et l'osmium à partir d'une matière dans laquelle l'élément correspondant est

présent sous une forme stable mono-atomique non métalli-

que à orbitales réarrangés dudit élément, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre ledit élément, sous

ladite forme stable mono-atomique à orbitales réarran-

gées, à-un traitement par l'oxyde nitrique à des tempé-

ratures élevées.

16. Procédé de traitement de la substance de la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet

ladite substance à des cycles de chauffage et refroidis-

sement alternés dans un gaz inerte et en appliquant un champ magnétique externe à ladite substance jusqu'à ce que ladite substance ne présente plus de doublet dans son spectre infrarouge et présente une exclusion de flux

magnétique à des températures supérieures à 200 K.

17. Produit obtenu par le procédé de la reven-

dication 16.