Forces (electro)magnétique et ions

[VerticalSpeed]

Bonjour,

J'ai un projet en tête et j'aurais quelques questions pour les personnes plus expérimentées que moi. J'aurais besoin de comprendre les forces qui me permettraient de diriger les ions d'une solution de sulfate de cuivre par exemple.
J'ai fini par comprendre après quelques recherches que l'ion de cuivre est diamagnétique, ainsi que l'eau mais a des valeurs différentes.

En théorie, en appliquant un champ magnétique fort, on devrait pouvoir séparer les ion de l'eau (par exemple les concentrer en haut ou en bas d'un tube a essai). Seulement si j'ai bien compris, l'effet de cette force est assez faible et il me faudrait des champs très puissant pour pouvoir observer l'effet, ou bien réduire considérablement la température pour maximiser les propriétés de diamagnétisme (ce qui ne m'arrrange pas parce que l'eau gèlerait avant d'avoir des températures qui me permettent d'observer l'effet, et bloquerait mon experience)

Idée et montage de base:

Un tube a essai rempli de sulfate de cuivre dilué dans de l'eau, un aimant très puissant a coté (ou electroaimant) -> du bleu d'un coté, du transparent de l'autre

Donc ma question:
-Cet effet serait il visible dans un temps raisonable sans particulièrement abaisser la température?
-Sinon peut on ajouter un produit qui abaisse la température de l'eau et me permettant de visualiser cet effet avec des moyens de bricoleur?
-Sinon est ce que je fait totalement fausse route?
-Et encore sinon, est ce qu'il existe d'autres forces que je pourrait mettre a profit (electrostatique?) pour séparer les ions de l'eau (et non faire bouillir n'aide pas pour mon idée finale) ?

Sinon question subsidiaire:
Quelles sont les lois qui me permettent de calculer les forces qui s'appliquent sur mes ions et mon eau pour déterminer des temps probables pour mener a bien mon experience.

Merci à tous, et merci de me corriger si je n'ai pas bien compris certaines choses (ce qui est fort probable)
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[VerticalSpeed]

Pardon pour ma deuxieme question:
-Sinon peut on ajouter un produit qui abaisse la température de solidification de l'eau et me permettant de visualiser cet effet avec des moyens de bricoleur (modules peltiers par ex)?

[mugu allegi]

Bonjour,
Désolé de te décevoir mais tu fais fausse route. Le diamagnétisme c'est une propriété de base de la matière, ça s'applique lorsqu'aucun autre phénomène n'entre en jeu, comme un degré zéro du magnétisme et à l'échelle atomique/moléculaire c'est indépendant de la température.
En solution on ne peut pas séparer d'ions ou molécules à l'aide d'un aimant. A la limite des nanoparticules en suspension oui si elles sont paramagnétiques ou ferromagnétiques (et encore pour le premier cas ça dépend de la susceptibilité magnétique).
Je ne sais pas trop ce que tu as en tête mais si c'est absolument des ions qu'il faut séparer pourquoi ne pas faire une électrolyse ?

[VerticalSpeed]

Hello,

En effet, j'ai peut trop réduit mon problème à un probleme trop simple (je veux garder mon procédé secret hiihi .
Disons que si je fait une electrolyse, et donc qu'il y a bien un flux d'ions qui traversent un tube, en tout cas une distance, est ce qu'un aimant aura un effet sensible sur la trajectiore des ions?
Comment calculer les forces en jeu?

Merci de ta réponse en tout cas!

[A voir en vidéo sur Futura]

[mugu allegi]

Je ne pense pas parce que les forces magnétiques mises en jeu seraient négligeables comparée aux interactions électrostatiques ions solvant, pour ça il faudrait plutôt faire l'expérience sur des particules dépassant la dizaine de nm et qui possèdent un certain comportement magnétique (non diamagnétique ; ni paramagnétique sauf exceptions), en gros un ferrofluide.

[mugu allegi]

Après si les particules composant ton ferrofluide sont naturellement chargées à pH neutre et donc qu'elles attirent les ions, en les faisant décanter avec l'aimant y a moyen de séparer tes cations Cu des anions sulfates. Mais faut voir.. le rendement doit pas être fou, ça doit vite saturer avec la concentration en cuivre.

[VerticalSpeed]

En fait mon but n'est pas de les séparer du reste de la solution, mais plutot de les guider, comme dans un tube cathodique, mais la j'en dit presque trop!
Ceci dit j'ai trouvé des vidéos interessantes relatives a mon probleme:



Visiblement l'aimant a une influence non négligeable sur les ions non?

[mugu allegi]

Oui c'est vrai mais je ne pense pas t'être très utile, chez moi ça aurait plutôt tendance à soulever beaucoup plus de questions que ça ne donne de réponse : quelle est la concentration minimale pour faire l'observation ? quelles entités sont produites au niveau des électrodes et est ce que ça part en solution ? est-ce que le mouvement s'effectue en surface ou est-ce qu'une convection est possible ?
En tout cas bonne chance pour tes recherches, je pense que tu seras plutôt intéressé par des manips d'électro- et de magnétophorèse.

[VerticalSpeed]

Salut,

En effet, toutes ces questions sont interessantes. Je vais reproduire l'experience et poster mes résultats en détail si ca t'interesse.
Par contre, l'electrophorèse, c'est un sujet interessant mais qui ne m'aide pas beaucoup parce que les particules que je souhaite manipuler ne sont pas magnétiques.
Je souhaite rester sur une solution de sulfate de cuivre parce que c'est le cuivre qui m'interesse (éventuellement un autre sel de cuivre).

Toutefois, j'imagine qu'il y a d'autres forces qui me permettraient d'agir sur les ions, non?
Par ailleurs je me pose une question dont tu as peut être la réponse: quelle est la vitesse d'un ion dans l'eau lors d'une électrolyse?
[edit] J'ai trouvé la réponse: ici[/edit]

Ceci dit effectivement pour mon histoire de température, je lis sur wikipedia:
La susceptibilité d'un matériau diamagnétique reste constante quand la température varie. C'est une différence majeure avec les matériaux paramagnétiques, qui ont une susceptibilité positive, plus importante et qui diminue lorsque la température augmente.

J'avais mal interprété la définition du paramagnétisme parce que je pensais que c'était simplement l'inverse en terme d'orientation, ce qui manifestement est faux, ceci dit visiblement ca aurait été pratique pour moi que le materiau soit paramagnétique, visiblement c'est un effet plus puissant.

Bref, je tente à ma sauce dès que je peux et je raconte la suite!
A++