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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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A critical review of the current knowledge about ionic liquids is presented in this article. A brief description of the new synthesis methodologies is provided. Then the paper widely reports on ionic liquids properties including density, viscosity, temperature range, electrochemical properties, liquid structure but also toxicity. A special focus is made concerning the various in silico predictive methods dedicated to ionic liquids properties. The review concludes with an overview of different applications involving ionic liquids, especially electrodeposition and liquid-liquid extraction of metals.
Auteur(s)
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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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KEYWORDS
liquid-liquid extraction | electrodeposition | electrochemical properties | predictive methods
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2005 par Gilles MOUTIERS, Isabelle BILLARD
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Modélisation des LI
En anglais
3. Principales propriétés physico-chimiques
3.1 Banques de données physico-chimiques
Compte tenu du nombre de LI disponibles, il y a eu plusieurs initiatives pour offrir en consultation gratuite des bases de données regroupant leurs propriétés physico-chimiques. La plus connue est celle du NIST (voir la rubrique Sites Internet du Pour en savoir plus), plus spécialement axée sur les données thermodynamiques. On trouvera aussi des données plus réduites sur les sites des principales sociétés vendant des LI, et qui correspondent au catalogue de ces sociétés. Enfin, la banque de données de Dortmund n’est accessible que sous prise de licence (voir la rubrique Sites Internet du Pour en savoir plus).
Toutefois, l’attention est portée sur le fait qu’en général aucune analyse critique des données compilées n’est effectuée par les administrateurs de ces bases, ce qui laisse accessibles des valeurs quelques fois fortement incohérentes entre plusieurs sources. On trouve aussi de nombreux doublons.
HAUT DE PAGE3.2 Effet des principales impuretés
Comme pour tout autre composé chimique, la présence d’impuretés dans un LI peut affecter les valeurs des propriétés physico-chimiques. Il est donc un peu étonnant que l’effet des impuretés ait été peu pris en compte au tout début des années 2000, lorsque la communauté scientifique s’est attelée à la mesure aussi systématique que possible des propriétés générales des LI, comme la viscosité, la densité, la température de fusion etc., malgré un article resté célèbre qui montrait des effets spectaculaires des deux impuretés majeures des LI, l’eau et les ions chlorure, sur la viscosité et la densité. Depuis 20 ans, heureusement, la leçon a porté et les mesures actuelles sont assorties d’un luxe toujours plus grand de précautions pour...
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Principales propriétés physico-chimiques
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).
-
(3) - WALDEN (P.) - Molecular weights and electrical conductivity of several fused salts. - Bull. Acad. Imp. Sci. St Petersburg 8, p. 405 (1914).
-
(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).
-
(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).
-
...
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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