Présentation des liquides ioniques et leurs propriétés

Les solvants organiques jouent un rôle très important en synthèse chimique. D’une manière générale selon la nature du solvant, il influe sur la réactivité et la cinétique de la réaction. Les solvants organiques, souvent les plus utilisés en synthèse sont généralement toxiques, volatiles, inflammables et nuisibles pour l’environnement. Dans le but de lutter contre les inconvénients des solvants classiques cités plus haut qu’une nouvelle classe de solvants est préconisée : les liquides ioniques (LI). Ces derniers sont remarquables de par leur versalité. Ils présentent des caractéristiques qui font d’eux des composés non polluants et économiques. Ils jouent le rôle de solvants, doublés souvent de catalyseurs.

Les LI sont utilisés aussi bien en synthèse organique qu’inorganique. Les liquides ioniques sont particulièrement indiqués pour la préparation des nanostructures métalliques. Ils sont utilisés entre autre : – Dans l’électro-synthèse de différentes nanoparticules métalliques de palladium, d’iridium et des nanoparticules semis conducteurs telles que le germanium, – Dans la synthèse des nanoparticules d’oxyde métallique tels que des matériaux d’électrodes, les céramiques, des matériaux magnétiques pour le stockage de l’information etc et ; – Pour la synthèse des poudres LiFePO4 et LiFePO4F composantes de base pour la fabrication des batteries lithium-ion.

Présentation des liquides ioniques

Les liquides ioniques sont des sels possédant une température de fusion inférieure à 100 °C et souvent même inférieure à la température ambiante. Certains sont liquides à la température ambiante. Ils sont appelés des liquides ioniques à température ambiante. Ces derniers ont des avantages pratiques par rapport aux autres liquides ioniques à haute température de fusion et sont donc plus utilisés. Ils sont constitués d’un cation souvent organique et d’un anion inorganique. Chaque combinaison (plus de 106 combinaisons binaires différentes [1]) d’un couple cation/anion, amène à un nouveau produit avec de nouvelles propriétés et applications.

Les cations organiques sont généralement de type alkylimidazolium, tétraalkylammonium, tétraalkylphosphonium, alkylpyridinium, alkylpyrrolidinium, ou Présentation des liquides ioniques et leurs propriétés 2 triazolium. Les plus étudiés sont les sels d’imidazoliums diversement substitués sur les atomes d’azote et de carbone. Les anions mis en œuvre sont des anions inorganiques ou organiques. Ils sont de type tétrafluoroborate, hexafluorophosphate, halogénure, mésylate, tosylate, ou triflate.

Schéma 1 : Cations et anions des liquides ioniques 2. Historique Les premiers LI ont été synthétisés durant le 19ème siècle lors de la réaction de Friedel et Craft entre le benzène et le chlorométhane catalysée par un acide de Lewis, AlCl3, une seconde phase apparaît sous la forme d’une « huile rouge » (sel d’heptachloro dialuminate). Par contre le Premier composé officiellement appelé liquide ionique à température ambiante (LITA) fut le nitrate d’éthylammonium [EtNH3] + [NO3] – (Walden, 1914) [2]. Ils sont tombés dans l’oubli jusqu’aux années 70 époque où ils suscitent un réel engouement.

Depuis on peut résumer leur évolution selon 3 étapes : • Durant les années 1980, la première génération des LI basée sur les anions choroaluminate a été utilisée principalement dans le domaine de l’électrochimie [3]. • Au début des années 1990 est née une deuxième génération, cette dernière a été mise en œuvre comme solvant pour des synthèses organiques [4]. • L’ère de la troisième génération a débuté depuis les années 2000 incluant les liquides ioniques à tâche spécifique [5] et connaît un réel engouement de la part de nombreux chercheurs. Depuis ils sont utilisés dans de nombreux domaines tels que la synthèse organique [6], la catalyse [7], la spectroscopie [8], l’électrochimie [9], l’extraction [10], la séparation [11] ou encore la préparation de nanomatériaux [12] etc