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Article

1 - COMPLEXATION, DÉFINITIONS ET NOMENCLATURE

  • 1.1 - Liaisons chimiques
  • 1.2 - Définitions
  • 1.3 - Nomenclature

2 - STABILITÉ DES COMPLEXES ET CINÉTIQUE DE COMPLEXATION

3 - PROPRIÉTÉS PARTICULIÈRES DES COMPLEXES

  • 3.1 - Magnétisme
  • 3.2 - Conductivité électrique des solutions
  • 3.3 - Isomérie
  • 3.4 - Propriétés optiques

4 - APPLICATIONS

  • 4.1 - Applications en chimie analytique
  • 4.2 - Exemple de synthèse industrielle
  • 4.3 - Traitement des minerais
  • 4.4 - Traitement des surfaces et dissolution de dépôts indésirables
  • 4.5 - Dépôts chimiques et électrolytiques

5 - TABLEAU DES CONSTANTES DE STABILITÉ

6 - CONCLUSIONS

Article de référence | Réf : K110 v1

Applications
Constantes des réactions de complexation - Déterminations et applications

Auteur(s) : André RAHIER

Relu et validé le 09 nov. 2023

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Sommaire

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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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ABSTRACT

Constants for complexation reactions - Determination and applications

The chemistry of complex mixtures has many practical applications. After reviewing the definition, the nature of the bonds and the nomenclature of complex compounds, the equilibrium constants of complexation reactions are examined. The distribution of complex forms is presented and the conventional methods for determining equilibrium constants are considered. The practical significance of complexation reactions is further illustrated in terms of industrial applications such as the production of aluminium, wet-chemistry surface treatment and mineral processing in order to extract metals. Complexation reactions are also very useful in analytical chemistry, either to carry out separations or to hide species that interfere in quantitative determinations. A table shows a large number of equilibrium constants for common metal complexes.

Auteur(s)

  • 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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KEYWORDS

Complexation"   |   Ligand"   |   Chelating Agent"   |   Coordination Number"   |   Surface Treatments"   |   analytical chemistry   |   Thermodynamics   |   Electrochemical Coatings

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-k110


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4. Applications

4.1 Applications en chimie analytique

Les titrages complexométriques constituent l'application la plus connue des complexes en chimie analytique. Dans ce type de titrage, l'espèce à doser est très fréquemment un ion métallique hydraté. À la solution aqueuse contenant cet ion, on ajoute progressivement un ligand qui réagit rapidement et quantitativement avec l'ion pour former un complexe stable. Pour détecter le terme du titrage, on peut faire usage d'une petite quantité d'un autre ligand formant avec l'ion métallique un complexe coloré labile et de stabilité plus faible que le complexe formé au cours du titrage. Il est aussi possible de détecter le terme par potentiométrie. Le lecteur consultera  pour plus de détails concernant ces titrages. La plupart des autres applications des complexes en chimie analytique sont basées sur les influences mutuelles exposées précédemment. La présence d'agents complexants permet en effet soit de masquer des espèces gênantes, soit encore de modifier la réponse de l'espèce mesurée de sorte que la limite de détection soit améliorée ou que les interférences soient éliminées. Le cas de la mesure électrochimique de traces de cobalt dans des milieux contenant de grandes quantités de nickel est très instructif. On sait en effet que le comportement électrochimique de Ni++ est fort proche de celui de Co++. Par exemple, dans un tampon ammoniacal, les potentiels de réduction directe de Ni++ et de Co++ sur une cathode de mercure sont respectivement – 1,07 V et – 1,26 V/Ag/AgCl, KCl 3M. Lorsque de grandes quantités de nickel sont présentes, la mesure de traces de cobalt devient très difficile car la réduction de Co2+ contribue très peu au courant total qui est majoritairement dû à la réduction de Ni2+. On peut surmonter cette difficulté en ajoutant de l'éthylène diamine (EDA) qui est un ligand très puissant des ions Co+++. La constante de stabilité du complexe ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (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).

  • (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).

  • (3) - ZUMDAHL (S.S.) -   Chemical principles.  -  Belmont, CA, Brooks/Cole Cengage Learning, Enhanced ed, 6th ed, ISBN 9781439043981 1439043981 (2010).

  • (4) - ADAMS (M.D.) -   The chemical behavior of cyanide in the extraction of gold : 2 mechanisms of cyanide loss in the carbon-in-pulp process.  -  Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, vol. 90, no 3, p. 38-45 (1990).

  • (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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