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Article

1 - PRÉSENTATION DES LIQUIDES IONIQUES

2 - SYNTHÈSE ET PURIFICATION

3 - PRINCIPALES PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES

4 - SOLUBILITÉS ET PARTAGE

  • 4.1 - Solubilité des LI avec les gaz
  • 4.2 - Solubilité des LI dans les solvants moléculaires
  • 4.3 - Solubilité des sels dans les LI
  • 4.4 - Coefficient de partage

5 - MODÉLISATION DES LIQUIDES IONIQUES

6 - CONCLUSION

| Réf : AF6712 v1

Solubilités et partage
Les liquides ioniques : des solvants pour l’industrie

Auteur(s) : Gilles MOUTIERS, Isabelle BILLARD

Date de publication : 10 janv. 2005

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RÉSUMÉ

Les nouveaux solvants affichent des propriétés intéressantes sans pour autant présenter les inconvénients des solvants organiques.  Classés dans la catégorie des composants de la chimie verte, ces solvants d’un autre type permettent de lutter contre les pollutions atmosphériques. Les liquides ioniques, qui appartiennent à cette famille, possèdent entres autres caractéristiques une tension de vapeur négligeable et un taux de recyclage élevé. Cet article expose les méthodes de purification et les principales propriétés physico-chimiques de ces liquides.

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Auteur(s)

  • Gilles MOUTIERS : Ingénieur au CEA - Responsable pédagogique à l’INSTN

  • Isabelle BILLARD : Chargée de recherche au Laboratoire de chimie nucléaire de l’Institut de recherches subatomiques de Strasbourg

INTRODUCTION

Pourquoi de nouveaux solvants ? L’utilisation de solvants variés offre de nombreuses possibilités pour contrôler et influencer les réactions chimiques. En effet, des espèces chimiques peuvent exister ou non selon le solvant employé, du fait de la stabilisation de degrés d’oxydation nouveaux ou de la formation de complexes différents. Bien qu’abondamment employé depuis de très nombreuses années, le solvant eau impose un certain nombre de limitations, notamment dans l’industrie chimique organique et organométallique. Ceci explique que les solvants non aqueux, et particulièrement les solvants organiques, ont été, et sont encore, massivement utilisés dans les procédés chimiques.

Aujourd’hui, le contexte évolue. Les solvants organiques, très efficaces en termes de réactivité chimique, sont aussi, pour bon nombre d’entre eux, inflammables, très volatils et toxiques (cancérigènes, mutagènes, etc.). De ce fait, l’industrie chimique est de plus en plus souvent montrée du doigt pour sa participation à la pollution environnementale et à l’effet de serre. C’est la raison pour laquelle de nouveaux solvants, possédant des propriétés attrayantes, sans les inconvénients des solvants organiques, ont été envisagés. Les liquides ioniques, sels fondus à température ambiante et stables à l’air, en font partie. Dans ces milieux, de nombreux procédés industriels sont en cours de transposition. En effet, l’une des propriétés les plus intéressantes des liquides ioniques concerne leur tension de vapeur négligeable, ce qui permet une récupération aisée des produits finaux par distillation, sans dégradation ni perte du solvant par évaporation et, par voie de conséquence, un taux de recyclage élevé du solvant. De ce fait, l’emploi des liquides ioniques contribue à la diminution des pollutions atmosphériques et des quantités d’effluents à gérer. C’est la raison pour laquelle ils appartiennent à la catégorie dite de la « la chimie verte ».

Outre une nomenclature, les aspects historiques et quelques aperçus sur la synthèse et la purification des liquides ioniques, nous présenterons les principales propriétés physico-chimiques de ces milieux, telles qu’elles sont connues à la fin de 2003. Compte tenu de la relative nouveauté de ces milieux, il n’est pas rare que des valeurs expérimentales ou des interprétations soient sensiblement différentes d’un article à un autre. Aussi, bien que le présent article puisse être lu comme un tout cohérent, avons-nous tenu à ne pas occulter ces désaccords, en faisant largement référence à la littérature, afin que le lecteur, intéressé par un point très particulier, puisse juger sur pièce. Le lecteur consultera avec profit d’autres ouvrages sur le sujet comme par exemple, pour les propriétés physico-chimiques et l’emploi des liquides ioniques en synthèse, l’excellent livre  ou une revue plus restreinte, axée plutôt sur les aspects de catalyse .

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-af6712


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4. Solubilités et partage

4.1 Solubilité des LI avec les gaz

Les constantes de Henry ont été mesurées pour plusieurs gaz (voir tableau 5) dans C4C1-imPF6. Peu d’études ont été effectuées, ce qui fait que ces données proviennent toutes de la même publication. Les mesures, faites avec beaucoup de soin, semblent dignes de confiance. H2O et CO2 ont la solubilité la plus élevée, les solubilités de H2, N2 et CO sont, quant à elles, en dessous des limites de détection. De façon classique, la solubilité des gaz dans les liquides ioniques diminue quand la température augmente mais elle augmente avec la pression , . La loi de Henry est applicable pour tous les gaz étudiés, sauf CO2 et H2O ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WASSERSCHEID (P.) , WELTON (T.) -   Ionic Liquids in Synthesis.  -  Wiley-VCH, 2003.

  • (2) - OLIVIER-BOURBIGOU (H.) , MAGNA (L.) -   Ionic liquids : perspectives for organic and catalytic reactions.  -  J. Mol. Cat. A 182/183, 2002, p. 419.

  • (3) - WILKES (J.S.) -   A short history of ionic liquids - From molten salts to neoteric solvents.  -  Green Chem. 4, 2002, p. 73.

  • (4) - VAN DEN BROEKE (J.), STAM (M.), LUTZ (M.), KOOIJMAN (H.), SPEK (A.L.), DEELMAN (B.J.), VAN KOTENG (G.) -   Designing ionic liquids : 1-butyl-3-methylimidazolium cations with substituted tetraphenylborate counterions.  -  Eur. J. Inorg. Chem. 2003, p. 2798.

  • (5) - SEDDON (K.R.) -   Ionic liquids for clean technology.  -  J. Chem. Tech. Biotechnol. 68, 1997, p. 351.

  • (6) - HUSSEY (C.L.), SCHEFFLER (T.B.), WILKES (J.S.), FANNIN (A.A.) -   Chloroaluminate equilibria in the aluminium...

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