Qu’est-ce que l’orthophosphate de fer ?
L’orthophosphate de fer est un type de phosphate de fer.
Il en existe deux types en fonction du degré d’oxydation du fer : l’orthophosphate de fer(II) et l’orthophosphate de fer(III). L’orthophosphate de fer (II) est également appelé orthophosphate, phosphate ferreux ou orthophosphate ferreux, tandis que le phosphate de fer (III) est appelé orthophosphate de fer, phosphate ferrique ou orthophosphate ferrique.
L’orthophosphate de fer (II) est présent à l’état naturel sous forme de lanthanite, tandis que le phosphate de fer (III) est présent sous forme de strengstone et de coninckite.
Utilisations de l’orthophosphate de fer
L’orthophosphate de fer peut être utilisé dans les additifs alimentaires. Dans l’agriculture, il est utilisé dans les pesticides pour éliminer les escargots et autres pesticides en raison de sa très faible toxicité pour les animaux domestiques et sauvages par rapport au métaldéhyde utilisé de manière conventionnelle.
Il peut être utilisé dans les traitements de revêtement de fer pour améliorer la résistance à la corrosion du revêtement. L’orthophosphate de fer est un procédé par lequel une solution d’un agent de revêtement à base de phosphate de fer est appliquée ou pulvérisée sur l’acier pour former une fine pellicule de phosphate de fer.
Le phosphate de fer est également utilisé comme matériau de cathode dans les batteries lithium-ion – systèmes de phosphate de fer utilisés dans les véhicules électriques. L’orthophosphate de fer a une densité énergétique plus faible que le système ternaire (nickel, cobalt et manganate de lithium) et présente l’inconvénient d’un rendement plus faible à basse température. Grâce à l’innovation technologique, la densité énergétique des systèmes de phosphate de fer s’est améliorée, ce qui les rend relativement plus intéressants en termes de coût que l’utilisation de métaux ternaires supérieurs.
Propriétés de l’orthophosphate de fer
L’orthophosphate de fer est paramagnétique. Il est soluble dans les acides mais pas dans l’eau. Il est oxydé par l’air et devient bleu. La réaction d’une solution de phosphate avec une solution de sel de fer(II) produit du phosphate de fer(II).
La réaction d’une solution d’acide phosphorique ou d’hydrogénophosphate disodique avec une solution de sel de fer(III) peut produire du phosphate de fer(III). Il est soluble dans l’acide chlorhydrique et l’acide sulfurique, mais pas dans l’eau ni dans l’acide nitrique ; le produit de solubilité à 20°C est Ksp = 1,3 x 10-22. Lorsqu’un excès d’acide phosphorique est ajouté à une solution aqueuse jaune de chlorure de fer(III), un complexe phosphato se forme et la solution devient incolore.
Structure de l’orthophosphate de fer
La formule chimique de l’orthophosphate de fer(II) est représentée par Fe3(PO4)2. Son poids moléculaire est de 357,48 g/mol et sa densité de 2,58 g/cm3. En plus de l’octahydrate blanc bleuté courant, il existe un monohydrate vert foncé et un hexahydrate incolore. L’octahydrate est quant-à-lui un cristal monoclinique. Les sels d’hydrogène comprennent FeHPO4∙nH2O (n=1, 2) et Fe(H2PO4)2∙2H2O.
Le poids moléculaire de l’orthophosphate de fer(III) est de 150,82 g/mol et sa formule chimique est représentée par FePO4. L’orthophosphate de fer dihydraté se présente sous la forme d’un système cristallin monoclinique rouge pâle. Il a une densité de 2,87 g/cm3 et perd de l’eau à 140°C. Le 2,5-hydrate et le tétrahydrate existent également, et les sels d’hydrogène comprennent le FeH3(PO4)2-2H2O et le Fe(H2PO4)3-2H2O.
Autres informations sur l’orthophosphate de fer
1. Méthodes de synthèse de l’orthophosphate de fer
Lorsque l’on ferme l’air et que l’on ajoute une solution aqueuse de sulfate de fer(II) à une solution aqueuse d’acétate de sodium et d’hydrogénophosphate de disodium et qu’on la laisse reposer pendant plusieurs jours, les cristaux d’octahydrate précipitent. Des mélanges de solutions d’orthophosphate de sodium et de sel de fer(II) peuvent également être produits par chauffage dans un tube scellé. Lorsque de l’acide phosphorique et du chlorure de fer(III) sont chauffés dans un tube scellé à 180°C pendant plusieurs heures, de l’orthophosphate de fer(III) dihydraté précipite.
2. Caractéristiques de l’orthophosphate de fer(II)
La formule chimique de l’orthophosphate de fer(II) est Fe2P2O7 et son poids moléculaire est de 285,63 g/mol. Il est également appelé orthophosphate de fer(II) ou diphosphate ferreux. Il est formé par la réaction du diphosphate de sodium avec une solution de sel de fer(II). Il s’agit d’une poudre blanche avec des cristaux tricliniques. Il est facilement oxydé par l’air et devient brun. Il peut être utilisé dans les poudres de lait et les renforçateurs de fer.
La formule chimique de l’orthophosphate de fer(III) est Fe4(P2O7)3 et son poids moléculaire est de 745,21 g/mol. Il est également appelé orthophosphate de fer(III) ou diphosphate ferrique. Il s’agit d’une poudre jaune pâle produite par la réaction du diphosphate de sodium et d’une solution de sel de fer(III). Il est insoluble dans l’eau, l’acide acétique et les solutions de chlorure d’ammonium et soluble dans les acides inorganiques et l’eau ammoniaquée. Le sel d’hydrogène, rouge pâle Fe2H6(P2O7)3, est également connu. Il peut être utilisé comme catalyseur, renforçateur de fer et matière première pour les retardateurs de flamme non halogénés.