Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
La chimie des complexes intervient dans un grand nombre d'applications pratiques. Après avoir rappelé la définition, la nature des liaisons et la nomenclature des composés complexes, les constantes d'équilibre des réactions de complexation sont examinées. La répartition des formes complexes est présentée et les méthodes classiques de détermination des constantes d'équilibre sont évoquées. L'importance pratique des réactions de complexation est ensuite illustrée dans le cadre d'applications industrielles telles que la production d'aluminium, le traitement des surfaces par voie humide et le traitement des minerais en vue d'en extraire les métaux. Les réactions de complexation sont aussi très utiles en chimie analytique, soit pour réaliser des séparations, soit encore pour masquer les espèces qui interfèrent au cours des déterminations quantitatives. Un tableau rassemble un grand nombre de constantes d'équilibre de complexation des métaux courants.
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André RAHIER : Docteur ès sciences appliquées - Ingénieur chimiste, Echemconsult (Consultance en Électrochimie Appliquée, Belgique)
INTRODUCTION
Les réactions de complexation sont utiles dans un grand nombre d'applications industrielles, telles que la production à grande échelle de métaux réducteurs, le traitement des surfaces par voie humide ou encore le traitement des minerais en vue d'en extraire les métaux. Ces mêmes réactions sont aussi très utiles en chimie analytique, soit pour réaliser des séparations, soit encore pour masquer les espèces qui interfèrent au cours des déterminations quantitatives. La maîtrise des réactions de complexation s'appuie sur une bonne compréhension de la nature des liaisons complexes et des équilibres associés aux réactions correspondantes. Une méthode systématique de calcul permet d'accéder à la répartition des espèces dans un milieu donné. En l'absence de complications dues par exemple à des réactions parasites dont le déroulement est mal connu, cette approche permet d'une part de mieux comprendre les phénomènes et d'autre part de prévoir le comportement des systèmes. Plusieurs applications d'intérêt pratique sont évoquées et de nombreuses valeurs de constantes d'équilibres sont mises à la disposition du lecteur. À titre complémentaire, la détermination des constantes d'équilibre est évoquée car les valeurs des constantes d'équilibre nécessaires pour traiter de nouveaux cas pratiques n'ont pas nécessairement été déterminées ou n'ont simplement pas été publiées.
Dans le présent article, nous limitons nos raisonnements au cas des complexes en phase aqueuse. De plus, l'hydratation n'est pas précisée dans les structures. Il en résulte que la formation des complexes évoquée ici résulte de réactions de substitution d'une ou plusieurs molécules d'eau par un ou plusieurs ligands chaque fois que l'espèce complexée est hydratée. Enfin, nous ne traitons ni les lanthanides, ni les actinides dont la spécificité est telle qu'ils méritent à eux seuls qu'on y consacre une étude séparée.
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MOTS-CLÉS
"Complexation "Ligand "Agent chélatant "Nombre de coordination Traitement des surfaces chimie analytique Thermodynamique Dépôts électrolytiques
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Stabilité des complexes et cinétique de complexation
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1. Complexation, définitions et nomenclature
1.1 Liaisons chimiques
Tous les types communs de liaisons chimiques peuvent intervenir dans les complexes. Ainsi on peut rencontrer des liaisons purement ioniques qui impliquent que l'un des deux partenaires de la liaison cède entièrement un électron à l'autre partenaire. Lorsque l'électron n'est pas entièrement cédé par l'un des partenaires à l'autre partenaire, on parlera de liaison polaire. Cependant, ces liaisons ne permettent pas d'expliquer l'existence de molécules formées entre atomes identiques telles que Cl2 ou H2. En 1916, Lewis a découvert un troisième type de liaison permettant d'expliquer l'existence de telles molécules. Il s'agit de la liaison covalente qui met en jeu le partage de deux électrons. Cependant, ces types de liaison ne permettent pas d'expliquer l'existence de nombreuses molécules complexes. Une première difficulté résulte de la formation connue de complexes polychargés impliquant un ion métallique chargé positivement, mais associé à un nombre de charges négatives plus nombreuses que les charges positives portées par le métal. Un exemple de ce type est l'ion complexe
. Une seconde difficulté découle de l'existence de molécules complexes impliquant un partenaire neutre bien que polaire comme NH3. C'est le cas par exemple de
. Ce sont les travaux de Werner, le premier chimiste inorganicien lauréat du prix Nobel de chimie (1913), qui ont permis à Lewis et plus tard à Pauling et ses contemporains de jeter les bases de l'extension de la théorie des liaisons covalentes en introduisant la liaison de coordination ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HUHEEY (J.), KEITER (E.), KEITER (R.) - Chimie inorganique. - De Boeck & Larcier, traduit de l'anglais par POUSSE (A.) et FISCHER (J.), ISBN 2-8041-2112-7 (1996).
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(2) - Mc QUARRIE (C.), Mc QUARRIE (D.), ROCK (P.) - Chimie minérale. - De Boeck-Wesmael, 3e éd., traduit de l'anglais par DEPOVERE (P.), révision scientifique par JUNG (C.), ISBN 2-8041-1496-1 (1992).
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(3) - ZUMDAHL (S.S.) - Chemical principles. - Belmont, CA, Brooks/Cole Cengage Learning, Enhanced ed, 6th ed, ISBN 9781439043981 1439043981 (2010).
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(5) - LAUFFER (R.B.) - Paramagnetic metal complexes as water proton relaxation agents for NMR imaging : theory and design. - Chemical Reviews, vol. 87, no 5, p. 901-927 (1987).
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