Le magnétisme moléculaire

Révéler le champ magnétique ! Le champ magnétique est invisible. Il est révélé ici, après Nicola Cabeo et Michael Faraday, à l’aide d’un ensemble de petites boussoles qui permettent de visualiser simplement les lignes de champ magnétique et les phénomènes d’aimantation.

Simulation du désordre paramagnétique puis du passage du désordre à l’ordre magnétique (à la température de Curie) grâce à une plaquette portant un ensemble de tiges de fer et un aimant puissant en alliage néodyme-fer-bore. Tout public.

L’air que nous respirons est constitué de molécules de diazote et de dioxygène. Ces molécules sont très semblables mais ont des propriétés magnétiques complètement différentes que le film met en évidence à l’état liquide à l’aide d’un dispositif constitué de deux aimants puissants placés sur une plaque métallique en U : diamagnétisme du diazote (non attiré), paramagnétisme du dioxygène liquide condensé à partir de l’air (formation d’un cylindre liquide entre les aimants. Tout public.

Bleu est le dioxygène liquide obtenu à partir d’une bouteille de dioxygène gazeux pur. Il présente les mêmes propriétés magnétiques que le dioxygène condensé dans l’azote liquide à partir de l’air (qui est gris car il contient de la glace en suspension). Mais quel beau bleu quand il est pur ! Tout public

Un vrai caméléon chimique. Les éléments de transition présentent une grande flexibilité chimique. Ils sont très sensibles à l’environnement. Les changements de couleurs (rose-bleu) du chlorure de cobalt avec le degré hydrométrique ambiant sont particulièrement spectaculaires. Ne pas en déduire qu’il permet de prévoir le temps de demain… Tout public.

La bistabilité d’un complexe moléculaire du fer(II), à la température ambiante, est démontrée par la coexistence des deux formes haut spin (blanc) bas spin (bordeaux). Le phénomène est réversible et peut être utilisé dans es afficheurs.

Un aimant puissant (en alliage Néodyme-Fer-Bore) s’approche d’échantillons inconnus suspendus à un support. Les diverses interactions de classer les substances à la manière de Pierre Curie : diamagnétiques, faiblement magnétiques (paramagnétiques) ou ferromagnétiques. Pour tout public et les enfants.

La même expérience est reprise. La théorie du champ des ligands complexes de coordination est utilisée pour expliquer le magnétisme des mêmes échantillons. Etudiants en licence.

Une balance tournante, deux petits tubes contenant de l’eau et des aimants puissants (Néodyme-Fer-Bore) permettent de montrer que l’eau est repoussée dans le champ magnétique créé par les aimants , la balance tourne : l’eau est diamagnétique. Tout public.

Le graphite est très diamagnétique, notamment sous forme pyrolytique. Une feuille de graphite lévite sur huit aimants astucieusement agencés. Tout public.

Le dioxyde d’azote NO2 (brun), paramagnétique avec un électron célibataire, contenu dans une ampoule de verre scellée se dimérise à basse température en tétraoxyde de diazote N2O4 (incolore). Il se forme une liaison chimique azote - par formation d’un doublet d’électrons diamagnétique. On perd le magnétisme, un drame pour le chimiste des matériaux magnétiques ! Quand on réchauffe, on retrouve le dioxyde d’azote. L’équilibre chimique entre NO2 et N2O4 est suivi grâce au changement de couleur brun-incolore. Un bonus inattendu : on découvre un bel artefact bleu dû à la formation imprévue de trioxyde de diazote, N2O3 par réaction de monoxyde d’azote résiduel et de dioxyde d’azote, réaction également réversible. Tout public. Et étudiants scientifiques.

Rouge sang. C’est la couleur du complexe tris(orthophenantroline)Fe(II quand une solution aqueuse de fer(II), vert clair, réagit avec de l’orthophénantroline. Tout public.

Bleu de Prusse. Spectaculaire précipitation du premier composé de coordination synthétique, beau pigment bleu mis en évidence en 1704.