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Sciences
Comment se déroule l'oxydation de la pyrite et quel est son rôle, notamment pour la formation de l'alun?
Réponse de Didier Perret
Docteur
Section de chimie et biochimie
Université de Genève
La littérature scientifique ne recense pas d’études sur le rôle joué par l’oxydation de la pyrite dans la formation de l’alun, mais quelques informations généralistes se justifient pour les internautes.
La pyrite est un minéral assez répandu sur la planète, constitué de sulfure de fer (FeS2), c’est-à-dire contenant du fer à l’état partiellement oxydé. Son apparence dorée et la beauté de ses cristaux cubiques de grandes dimensions font que la pyrite a longtemps été appelés "l’or des fous".
Pour les connaisseurs, le fer existe sous trois états d’oxydation: 0 (pour le fer métallique), +2 (le fer a "perdu" 2 électrons et est partiellement oxydé; pour la pyrite, par exemple), et +3 (le fer a "perdu" 3 électrons et est totalement oxydé; pour la rouille, par exemple). Généralement, le fer présent dans la nature existe à l’état totalement oxydé, mais lorsque les conditions environnementales le permettent (absence de dioxygène), il peut être stable sous forme partiellement oxydée, comme la pyrite.
Notons, entre parenthèse, que le génie des humains depuis l’âge de fer a consisté à extraire des entrailles de la Terre les minerais riches en fer (totalement oxydé) et à les traiter à haute température en présence d’agents réducteurs, pour le transformer en fer métallique, sans lequel notre civilisation serait bien peu avancée…
Comme le fer dans la pyrite n’est que partiellement oxydé (Fe2+), il peut s’oxyder davantage (en Fe3+) en présence de dioxygène (un puissant agent oxydant) et d’eau (un sérieux facilitateur de la réaction d’oxydation). La réaction globale d’oxydation de la pyrite n’a pas sa place ici, mais nous pouvons décrire les étapes ainsi:
- En présence de dioxygène atmosphérique et d’eau, la pyrite se dissout en ions fer partiellement oxydé (mais plus solide cristallin) Fe2+, en sulfates et en beaucoup de protons H+ (2 protons sont produits pour chaque entité pyrite; le proton exprime le caractère acide d’une solution).
- Dans une deuxième étape, les ions Fe2+ sont oxydés, par le dioxygène de l’air et des protons, en ions Fe3+; des molécules d’eau sont également produites durant la réaction.
- Finalement, les ions oxydés Fe3+, en présence d’eau, précipitent sous forme d’hydroxyde de fer, en relarguant beaucoup de protons.
La résultante de ces trois étapes est que pour chaque entité pyrite oxydée, 4 protons sont produits, ce qui conduit à une acidification considérable du milieu dans lequel l’oxydation a lieu. Lorsque la pyrite extraite des mines est traitée sur site, les eaux et sols environnants sont profondément acidifiés, ce qui contribue à une pollution majeure. Dans ces situations, les aluns éventuellement présents, peuvent être solubilisés et relarguer des ions aluminium Al3+ (et de nombreux métaux de transition toxiques) dans l’environnement.
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