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Mémoire Online étude théorique des propriétés et de la structure électronique de composés de l’ytterbium, mono et bimétalliques, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.
Généralités
Introduction
La chimie quantique possède un grand nombre de méthodes permettant de décrire les liaisons chimiques, leur nature et leur énergie. Le point de départ est la méthode Hartree-Fock, laquelle, avec la technique de combinaison linéaire des orbitales atomiques (LCAO) développée par C.C.J. Roothaan, a constitué pendant des décennies (et constitue encore aujourd’hui) la méthode servant de comparaison à tous les calculs plus élaborés. Les limitations de la méthode HF étant bien connues, des méthodes corrélées (voire hautement corrélées), appelées postHartree-Fock, sont indispensables à une description fiable et prédictive des structures chimiques et de leurs propriétés.
La densité électronique est la grandeur naturellement utilisée par la théorie de la fonctionnelle de la densité. Cette méthode de la chimie quantique est devenue, depuis une vingtaine d’années, la méthode incontournable car elle permet d’appréhender des systèmes de grande taille (200 à 300 atomes) pour un coût de calcul modeste, comparé aux méthodes post-HF. Avec ce développement et la puissance des ordinateurs, des structures d’environ 1000 atomes sont envisageables. Les complexes organométalliques des lanthanides avec des centaines d’atomes peuvent alors être facilement modélisés. Les développements de R.G. Parr depuis 1960 [1] sur la réactivité chimique en DFT ont permis de donner un cadre théorique fondamental à des notions jusqu’alors empiriques telles que l’affinité électronique, l’électronégativité et la dureté.
L’intérêt porté aux complexes organométalliques de lanthanides n’a cessé de croître ces dernières années. Notamment leur utilisation en catalyse de polymérisation est devenue un sujet très important d’applications. Les complexes des lanthanides ont été considérés comme des remplaçants potentiels de métallocènes du groupe IV. Ils ne sont pas toxiques et, peu coûteux.
Dans ce chapitre, nous citerons quelques caractéristiques des terres rares en particulier l’ytterbium d’une manière tout à fait généraliste. Puis nous traiterons les évolutions de la chimie quantique au cours du siècle dernier qui ont amené à la DFT.
Les terres rares
Caractéristiques générales
Les éléments 4f du tableau périodique compris entre le lanthane (Z = 57) et le lutécium (Z = 71) définissent la série des lanthanides, et, lorsque celle-ci est complétée par le scandium (Z = 21) et l’yttrium (Z = 39), on appelle cette série les terres rares, dont les configurations électroniques sont rassemblées dans le tableau 1. L’évolution scientifique et technique dans le domaine de la connaissance des propriétés des terres rares et dans les méthodes permettant de les séparer a été telle qu’elles sont devenues aujourd’hui des éléments essentiels de notre vie quotidienne. Le développement des systèmes de haute technologie où la spécificité des propriétés est un élément nécessaire et permet de prévoir que le rôle joué par les terres rares ne cessera de prendre de l’importance. Les progrès effectués ces dernières années tant dans les techniques industrielles de séparation qu’au niveau de la qualité des produits (pureté, morphologie, réactivité) et de la connaissance des utilisations possibles, permettent de répondre aux besoins nouveaux et pointus du marché et doivent contribuer à donner à ces éléments un rôle essentiel dans de multiples applications industrielles présentes ou à venir.
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