Liquide ionique
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Les liquides ioniques sont des sels organiques possédant des points de fusion inférieurs à 100°C et souvent même inférieurs à la température ambiante. Ils sont employés de plus en plus comme substituts aux solvants organiques traditionnels dans les réactions chimiques. Les plus courants d'entre eux sont composés de cations imidazolium ou pyridinium mais ils peuvent être constitués également de cations phosphonium ou tetralkylamonium.
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[modifier] Propriétés
- Les liquides ioniques possèdent de très bonnes propriétés de dissolution pour la plupart des composés organiques et inorganiques.
- Ils sont stables à haute température
- Ils ont une pression de vapeur quasiment nulle
- Ils sont non-inflammables (à l'exception de toute une classe de liquides ioniques dit "énergétiques", composés d'anions nitrate ou picrate, par exemple).
- Des études physiques (infrarouge, Raman, diffraction de neutrons, résonance magnétique nucléaire, diffraction de RX), ainsi que des calculs théoriques (dynamique moléculaire), ont montré que les liquides ioniques possèdent une auto-organisation prononcée. Bien qu'il s'agisse de liquides, ils possèdent un caractère "vitreux", et possèdent des hétérogénéités à l'échelle microscopique (à l'échelle de ~0.1 nm). On y rencontre des régions très polaires (comparable à de l'eau) ainsi que des régions apolaires (comparables à des solvants organiques). D'autre part, cette organisation explique la haute conductivité ionique de ces solvants et justifie leur emploi en tant qu'électrolyte.
[modifier] Applications
- Comme solvants dans des réactions de synthèse et de catalyse. Par exemple les réactions de cycloadition de Diels-Alder, l'alkylation et l'acylation de Friedel-Craft, les réactions d'hydrogénation, d'hydroformylation, d'oxydation ou les réactions de Heck.
- Comme substituts aux solvants organiques traditionnels dans les systèmes biphasiques intervenant dans les processus de séparation et d'extraction.
- Comme électrolytes en électrochimie.
- Comme solvant dans la synthèse de matériaux, et plus particulièrements de matériaux nanostructurés: oxydes mésoporeux, nanoparticules métalliques ou particules anisotropes (nanofeuillets ou nanorods).
- Leur stabilité thermique, leur caractère non inflammable et non volatile en font des solvants d'avenir pour des procédés industriels.
[modifier] Avantages
- On peut optimiser leurs caractéristiques pour une application donnée en modifiant la nature du couple anion/cation.
- La vitesse des réactions, la sélectivité et le rendement sont souvent meilleurs dans les liquides ioniques.
- Leur non volatilité est mise à profit dans de nombreux processus chimiques, car elle garantit notamment une non-exposition des opérateurs aux vapeurs de solvant.
[modifier] Défauts
- Nombre de ces composés ont une certaine toxicité intrinsèque. N'étant pas volatiles, leur élimination totale, notamment lors du séchage de composés pharmaceutiquement actifs, est très difficile.
- Les solvants sont souvent utilisés comme volant thermiques pour sécuriser des procédés indistriels, la température du milieu ne dépassant pas le point d'ébullition du solvant. Avec les liquides ioniques, cette barrière n'existe plus et un emballement de réaction est ainsi susceptible d'atteindre une éventuelle température de décomposition des produits formés
- De même, en cas de surchauffe, des dégradations du solvant peuvent survenir à la place de son évaporation, pouvant mener à d'autres sous-produits toxiques.
- Le prix de revient élevé de ces solvants par rapport aux solvants classiques limite grandement leur utilisation, malgré les possibilités avancées de recyclage.
