Élaboration de nouveaux matériaux polyphosphométalliques inorganiques et organiques : études structurales, caractérisations spectroscopiques et propriétés magnétiques

Abstract

L’objectif de ce travail est la synthèse et la caractérisation physico-chimique de nouveaux pyrophosphates de fer, à base de métaux lourds (Zinc et/ou cuivre) ainsi que la synthèse d’un nouvel organo-phosphate de type acide phosphonique. Ces nouveaux composés phosphatés ont montré des propriétés intéressantes au niveau structural et magnétisme. Deux nouveaux diphosphates à base de Zn(II)-Fe(III) et Zn(II)-Cu(II)-Fe(III), de formules Zn2+Fe3+2(P2O7)2 et Zn2+0.5Cu2+0.5Fe3+2(P2O7)2 ont été préparés par voie sèche et caractérisés par plusieurs techniques spectroscopiques. L'analyse par la diffraction des rayons x de la poudre du diphosphate synthétisé a révélé qu'ils sont iso-structurales avec le diphosphate de fer(II)-fer(III), Fe2+Fe3+2(P2O7)2, cristallisant dans une symétrie orthorhombique dans le groupe d’espace Pnma. Des spectroscopies infrarouges et Raman ont également confirmé ces résultats. D'autres propriétés physiques ont été caractérisées à l'aide de la spectroscopie Mössbauer et des mesures du magnétomètre à vibration, ce qui a montré que ces nouveaux phosphates avec des ions Fe3+ dans la coordination VI a un comportement paramagnétique à température ambiante. Les mesures de magnétométrie ont montré qu'en dessous de TN=5.6 (1), Zn2+Fe3+2(P2O7)2 devient antiferromagnétique, environ 3K, est attribué à Zn2+0.5Cu2+0.5Fe3+2(P2O7)2. Un troisième nouveau diphosphate Zn2+5Fe3+2(P2O7)4 a été synthétisé et caractérisé. La DRX a montré qui est isotructural avec Fe2+5Fe3+2(P2O7)4, en cristallisant dans un système orthorhombique du groupe d’espace C2221.Aussi, les autres techniques spectroscopiques (IR, Raman, EDS) ont confirmé la présence du groupement fonctionnel POP et tous les éléments chimiques du composé. Alors que, la mesure magnétique présente le comportement paramagnétique à la température de Néel est TN=15,4 (1) K. D’autre part, une synthèse d'un nouvel acide phosphonique. [acide phosphonique (2-oxo-2- (thiophén-2-yl) éthyl)] (OTEPA), a été rapportée, et les structures moléculaires et cristallines du composé ont été étudiées en utilisant plusieurs méthodes expérimentales (spectroscopiques et calcul théorique). Le monocristal d'OTEPA a été caractérisé par analyse structurelle DRX du monocristal et par spectroscopies infrarouge en matrice et Raman, complétée par des calculs (pour la molécule isolée) entrepris à des niveaux d'approximation à la fois mécanique et moléculaire, en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec la méthode (B3LYP) / 6-311++G(d,p). Il est à noter une présence d’une liaison H intramoléculaire entre l'un des groupes OH du fragment d'acide phosphorique et l'atome d'oxygène du carbonyle, dans les conformères d'OTEPA à basse énergie. Les spectres infrarouges des molécules monomères du composé isolé dans une matrice d'argon solide à basse température et du cristal du composé pur ont également été étudiés et assignés, ainsi que le spectre Raman du composé cristallin. Ce nouvel acide phosphonique peut être une base d’autres investigations des composés hybrides.