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RÉSUMÉ
Cet article présente une revue actualisée et critique de l’état des connaissances sur les liquides ioniques. Après avoir décrit brièvement l’évolution des méthodes de synthèse, une large part est dédiée aux propriétés des liquides ioniques, incluant densité, viscosité, plage accessible de température, propriétés électrochimiques, structure des phases liquides mais aussi toxicité. Une attention particulière est portée aux diverses méthodes de prédiction de ces propriétés. Enfin, diverses applications des liquides ioniques sont présentées, en insistant tout particulièrement sur l’électrodépôt et l’extraction liquide-liquide des métaux.
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Isabelle BILLARD : Directrice de recherche au CNRS Docteure en radiochimie de l’université Joseph Fourier, Grenoble - Université Grenoble Alpes, Université Savoie Mont Blanc, CNRS, Grenoble INP (Institut d’ingénierie et de management), LEPMI, Grenoble, France
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Corinne LAGROST : Directrice de recherche au CNRS Docteure en chimie de l’université Paris-Diderot - Université Rennes, CNRS, ISCR-UMR 6226, Rennes, France
INTRODUCTION
Quinze ans après une revue qui avait présenté les principales propriétés physico-chimiques des liquides ioniques (LI), nouveaux solvants de l’époque, il semblait nécessaire et important de revenir sur ces composés, toujours aussi étonnants et multiformes, mais sans doute moins miraculeux que les chercheurs les avaient imaginés. À partir de la définition des liquides ioniques, un panorama de leur incroyable diversité structurelle sera ensuite dressé. Après avoir détaillé les nouvelles méthodes de synthèse, plus propres et plus efficaces, les connaissances nouvelles sur leurs propriétés physico-chimiques (densité, viscosité, domaine de la phase liquide, etc.) seront au cœur de cet article de revue, avec quelques aperçus sur l’évolution des idées. On trouvera également une description des aspects de toxicité, volatilité et inflammabilité des liquides ioniques, autrefois largement inconnus et qui leur ont valu la qualification de « solvants verts », aujourd’hui contestée. Face à un nombre toujours plus important de liquides ioniques, des lois empiriques censées décrire leur comportement ont été proposées. Les limites de cette approche seront discutées et comparées aux efforts déployés par les techniques de modélisation pour tenter de cerner leur structure en phase liquide et leurs propriétés aux interfaces. Les propriétés de solubilité et de partage des liquides ioniques avec les solvants moléculaires traditionnels et les autres liquides ioniques seront ensuite résumées pour enfin décrire quelques applications des liquides ioniques. Bien qu’ils peinent à passer du laboratoire à l’industrie, leur usage se répand dans des domaines variés, allant de l’électrodépôt à l’extraction liquide-liquide des métaux en passant par la chimie analytique, la bioraffinerie, la tribologie et la synthèse de nanomatériaux inorganiques.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2005 par Gilles MOUTIERS, Isabelle BILLARD
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6. Exemples d’applications
6.1 Électrodépôt
Les LI ont été utilisés avec succès comme électrolyte pour l’électrodépôt de nombreux métaux et éléments de la classification périodique : lithium, sodium, magnésium, aluminium, silicium, potassium, titane, chrome, manganèse, fer, cobalt, nickel, cuivre, zinc, gallium, germanium, zirconium, molybdène, ruthénium, rhodium, palladium, argent, cadmium, indium, étain, antimoine, tellure, tantale, platine, or, bismuth, lanthane, cérium, gadolinium, uranium et plutonium . À cette longue liste, on peut également ajouter la production électrochimique d’alliages métalliques tels que Zn-Cu, Pd-Au, Pd-Ag, In-Sn, Cu-Zn, Al-Fe, Au-Ag, Al-Zn, Ti-ln, etc. et semi-conducteurs tels que Si x Ge1– x , Ge x Sn1– x ,CdTe, ZnTe, CdSe, ZnO, CdS, ZnS, SnS, GaAs, InSb, GaSb, AlSb, InSb, GaN, ZnSb, CuSbS2 . Cet impressionnant inventaire démontre à lui-seul le fort dynamisme des recherches sur ce sujet.
L’attrait des LI pour l’électrodépôt peut se résumer en quelques points : une large fenêtre électrochimique, la possibilité de moduler la spéciation ou la chimie de coordination des solutés...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WILKES (J.S.) - A short history of ionic liquids—from molten salts to neoteric solvents. - Green Chem. 4, p. 73 (2002).
-
(2) - GOLDSCHMIDT (H.) - Ueber Glyoxalin. - Ber. Dtsch. Chem. Ges. 14, p. 1844 (1881).
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(3) - WALDEN (P.) - Molecular weights and electrical conductivity of several fused salts. - Bull. Acad. Imp. Sci. St Petersburg 8, p. 405 (1914).
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(4) - GALE (R.J.), OSTERYOUNG (R.A.) - Potentiometric investigation of dialuminum heptachloride formation in aluminum chloride-1-butylpyridinium chloride mixtures. - Inorg. Chem. 18, p. 1603 (1979).
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(5) - WILKES (J.S.), LEVISKY (J.A.), WILSON (R.A.), HUSSEY (C.L.) - Dialkylimidazolium chloroaluminate melts: a new class of room-temperature ionic liquids for electrochemistry, spectroscopy and synthesis. - Inorg. Chem. 21, p. 1263 (1982).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Base de données physico-chimiques du NIST : https://ilthermo.boulder.nist.gov
Banque de données physico-chimiques de la Dortmund Data Bank : http://www.ddbst.com/ddb.html
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