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Auteur(s)
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Yves JEANNIN : Professeur émérite à l’université Pierre-et-Marie-Curie - Correspondant de l’Académie des sciences - Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Paris (ENSCP)
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La découverte du nickel carbonyle par Langer et Mond fut l’effet du hasard et la compréhension du mode de liaison entre l’oxyde de carbone et le métal de transition a pris de nombreuses années. Il en est résulté que ce composé s’est présenté pendant longtemps comme une curiosité, d’autant plus que la simple application des principes énoncés par Werner ne suffisait pas à expliquer convenablement ses caractéristiques. Les chimistes ont alors essayé de préparer les espèces analogues mettant en jeu d’autres métaux.
La méthode de synthèse n’est pas unique et plusieurs voies ont été mises au point. Par ailleurs, on s’est rapidement aperçu que ces métaux carbonyles ne contiennent pas tous un seul atome métallique.
L’objet de cet article est précisément de décrire ces différents métaux carbonyles et leurs préparations. La nature de la liaison sera discutée. Enfin, on montrera comment on peut construire des édifices polymétalliques et sur quels modes de liaison il faut s’appuyer pour expliquer leurs formules.
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1. Métaux carbonyles mononucléaires
1.1 Métaux de numéro atomique pair
L’action de l’oxyde de carbone sur le nickel métallique conduit au nickel carbonyle :
Ce composé est un liquide volatil, incolore, hautement toxique, dont la température d’ébullition est 34 C. Ces caractéristiques étaient très surprenantes au moment de sa découverte, une époque à laquelle l’idée de liaison de covalence telle que la définissait Lewis n’était pas encore avancée. On s’aperçut rapidement que ce composé est sensible à la chaleur, une température plus élevée le décompose :
d’où le fameux procédé Mond de purification du nickel qui valut à son auteur notoriété et fortune.
On découvrit bientôt que les mêmes composés existent avec le fer et le chrome bien que les conditions de synthèse puissent varier :
Le fer carbonyle est un liquide, jaune, fragile, toxique, bouillant à 103 C qui, protégé de l’air, se décompose spontanément et lentement à la température ordinaire, libérant du fer très finement pulvérulent et pyrophorique. Cela fut un temps exploité pour préparer le fer catalyseur de la synthèse de l’ammoniac. À l’air, le fer carbonyle peut s’enflammer et sa décomposition devient brutale.
Le chrome carbonyle est un solide blanc qui se décompose à la fusion à 130 C. La synthèse se fait à 140 C sous 300 bar.
Se posent alors trois questions :
-
le degré d’oxydation du métal ;
-
la raison du nombre variable de molécules d’oxyde de carbone ;
-
la nature de la liaison métal-oxyde de carbone.
Remarquons tout d’abord que les géométries...
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