Coloration de l'Hydroxyde de Potassium en présence de Nickel à haute température

[SidSalma]

Bonjour,

Dans le cadre d'un projet de BTS, je suis amené à mettre au point des protocole d'attaque chimique (etch pitting) du saphir, en vue de révéler des défaut linéaires (dislocations).
Je travail actuellement avec des échantillon de saphir orienté A-plan, et la littérature scientifique préconise l'usage de KOH pour effectuer ces attaques.

J'utilise un creuset en Ni, pour mettre en fusion le KOH à l'aide d'un bruleur infrarouge, dans lequel je viens plonger mes éprouvettes de saphir.

Je remarque que le KOH fondu, dans le creuset en Ni (essai fais dans un creuset platine, pas de coloration), se teinte en violet à partir de 350-400°C mesurés (le thermocouple n'est pas dans le bain). La coloration, tout d'abord subtile, devient de plus en plus foncé jusqu'à paraitre noir. Il s'agit donc d'une réaction entre le nickel (ou les impuretés du creuset) et la potasse.

De plus, hier, lors d'un essai ou j'ai laissé le bain chauffer longtemps (20 min) pour stabiliser ma température à 450 +-1.5 °C, lors du retrait de mon échantillon, une sorte de "peau" (comme le lait dans une casserole) s'est formée et à adhérée à mon échantillon de saphir.

Il apparait donc que le KOH subit une modification. Modification qui pourrai expliquer la dispersion de mes résultats et l'efficacité aléatoire des attaques de j'effectue.

Je viens donc vers vous pour savoir si quelqu'un à une idée des réactions qui entrent en jeu. J'ai parcouru de long en large des publication à ce propose sans rien trouver. Je me dis donc que des opinions/conseils/réflexions de part de chimiste tant éclairés qu'en herbe ne peuvent que m'être bénéfiques ! Si besoin, je peux fournir des photos !

En vous remerciant par avance,

S.R.
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[titijoy3]

Bonjour, à tu trouvé ce document ?

: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.9b09699

peut être un rapport avec ce fil ?

: https://forums.futura-sciences.com/c...de-nickel.html

[ecolami]

Bonjour,
Le Nickel est répute pour résister a la fusion alcaline. Vous dites que dans un creuset en Platine il ne se passe pas ces modifications.
Sans avoir la composition des impuretés colorantes du saphir difficile de savoir ce qui se passe. Une oxydo-réduction du Nickel avec un métal présent dans le saphir est une piste a explorer. Rechercher les métaux présent dans la potasse en phase aqueuse semble nécessaire pour tirer au clair cette affaire.

[SidSalma]

Tout d'abord, merci pour vos réponses !

Les échantillons de saphir utilisés ici sont à usage optique/technique, donc exempts de fortes concentrations en ions métalliques. J'ai passé un échantillon de KOH teinté à l'ICP, (1g de KOH dans 100mL d'eau distillée), et je trouve des concentrations de 20 à 50ppm en Ni, Sn, Fe et Si, en plus de forte concentrations en K et Al (forcement).

Parmi tout les produit possible avec ces éléments, le seul qui puisse justifier une coloration violette serais l'ion tétraoxoferrate [Fe04]2-, mais les concentration me paraissent quand même faible pour colorer 48g de KOH fondu. Est-ce que ça vous semble plausible ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[ecolami]

Bonjour,
Le Ferrate me semble aussi la seule possibilité.

[HarleyApril]

Bonjour

Ce qui est étrange, c'est la coloration violette.
Les hydroxydes et oxydes de nickel sont verts ou noirs.

Point de violet non plus dans les sels usuels du nickel ...

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

Il y a du titane trivalent en substitution de l'aluminium dans certains corindons, donnant un couleur bleue-violette. Peut etre a chercher de ce cote la, mais ca me parait beaucoup pour colorer une solution.

T-K

[SidSalma]

J'ai fait un test en faisant chauffer du KOH dans plusieurs creusets en Ni (dont un n'ayant jamais servi), sans avoir de saphir dedans, et.. la coloration à également lieux. J'ai fait une liste de tout les produit possible avec les ions métalliques trouvés à l'ICP, mais rien qui soit de couleur violette prononcée, à part l'ion complexe [Feo4]2-.

Mais si à la louche j'ai 10ppm de fer, je voit pas comment ça peut colorer 48 de KOH ~pur (80% mais impuretés de la potasse misent hors de cause avec le test du creuset platine.)

Est-ce qu'un moyen analytique relativement accessible permettrait de mettre en évidence l'ion complexe ? Sinon quelle autres technique analytique seraient envisageable.

Je me heurte à un beau casse tête. Les ingés de la R&D n'en ont aucune idée, mes profs non plus, mais ça me travaille cette histoire !

[ecolami]

Bonjour,
Je présume que vous connaissez la la page Ferrates de wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Ferrate(VI) cet ion est un oxydant très fort.
L'essai avec un creuset neuf montre que le nickel contiendrait du Fer.

[SidSalma]

Effectivement, donc est-ce que je pourrais, pour mettre en evidence cet ion effectuer le protocole suivant :

d'après : the ferrate(VI) anion is unstable at neutral[2] or acidic pH values, decomposing to iron(III)

Prendre mon KOH teinté, le mettre en solution. Ramener le pH de la solution a 7 ou inferieur, ce qui devrait transformer l'anion en Fer III

Réduire le fer III en fer II à l'aide de chlorhydrate d’hydroxylamine

Complexer celui-ci avec de l'orthophénantroline

Doser par absorbance


Si quelqu'un à une méthode plus simple je suis preneur, j'ai pas le matos nécessaire au boulot malheureusement, faudrait que je fasse ça à mon lycée, et je n'y retourne pas avant un bon mois..

Merci d'avance !

[ecolami]

On peut aussi doser les Fer III par complexation au Thiocyanate avec formation d'une couleur rouge sang puis dosage spectro avec gamme étalon.
Exploiter le caractère fortement oxydant avec un réducteur et un dosage rédox.
Si c'est qualitatif il suffit de diluer et acidifier pour amener a la neutralite, au maximum de précipitation de l'hydroxyde de fer III.