Condensation inorganique en solution

Résumé du document

Les oxydes métalliques suscitent depuis longtemps un intérêt technologique et industriel justifié par leurs propriétés diverses (optiques, électriques, magnétiques...), associées à leurs caractéristiques générales telles la dureté mécanique, la stabilité thermique et l'inertie chimique. La silice (SiO2) est l'un des matériaux les plus couramment utilisés aujourd'hui dans une multitude de domaines en raison de ses propriétés optiques, de ses qualités d'isolant électrique et thermique, de sa dureté et de sa résistance chimique. Les oxydes de fer ferrimagnétiques (ferrite spinelle γ-Fe2O3, hexa-ferrite BaFe12O19...) sont des matériaux de choix pour le stockage et la transmission d'informations. Certains oxydes possédant une mobilité électronique très variable sont utilisés comme semi-conducteurs (V205) ou comme supraconducteurs (YBa2Cu3O7). D'autres matériaux à
mobilité ionique élevée trouveront sans doute un avenir prometteur comme électrolytes solides et cathodes de batteries. Les oxydes de structure pérovskite (BaTiO3, PbZrTiO3...) à propriétés ferroélectriques ou diélectriques sont largement exploités pour la réalisation de composants électroniques miniaturisés.
Un intérêt croissant est également porté depuis quelques dizaines d'années aux « nanomatériaux » en raison de leurs propriétés spécifiquement liées à la taille nanométrique des particules. Des propriétés optiques et électriques spéciales sont dues au phénomène de confinement quantique. Le grand rapport surface/volume rend leur utilisation intéressante en catalyse. La bonne réactivité au frittage des poudres fines est exploitée dans la fabrication de matériaux céramiques et de composites. La dispersion de petites particules dans des solvants variés permet la réalisation de couches minces pour le traitement antireflets et l'amélioration des performances
optiques de miroirs.

Extraits

[...] ) ou par une réaction d'oxydo-réduction. Le diagramme charge-pH montre en effet que la réduction et l'oxydation de cations, sous les formes oxo et aquo respectivement, leur permet d'accéder au domaine d'existence de formes hydroxo. L'hydroxylation est l'étape d'initiation du processus et le complexe hydroxylé constitue le précurseur des produits de condensation. - Propagation Dès lors qu'une espèce hydroxylée apparaît en solution, la condensation peut intervenir et entraîner la formation de ponts oxygénés entre les cations. Si la coordinence du précurseur n'est pas saturée : éléments métalliques existant en milieu alcalin sous des formes hydroxo ou oxo ([VO4]3 extension de la coordinence du cation par une réaction d'addition nucléophile : -M-OH + -M-OH -M-OH-M-OH + -M-OH En milieu acide, la coordinence maximum du cation est toujours atteinte dans le complexe monomère aquo-hydroxo, de sorte que la réaction doit procéder par substitution nucléophile. [...]

[...] Représentation du processus de dissolution du sel de cuisine (chlorure de sodium) dans l'eau : Atomes d'hydrogène et d'oxygène. Ions sodium et chlorure Le chlorure de sodium est formé de l'assemblage régulier d'ions chlorures chargés négativement et d'ions sodium chargés positivement. On dit que les ions Na+ et Cl- sont solvatés (liés à des molécules d'eau) on les écrira souvent Na+ (aqueux) et Cl- (aqueux) ou, plus simplement, Na+(aq) et Cl-(aq). Remarque : Le phénomène de solvatation des ions, dû à l'interaction ion-dipôle, est général et d'autant plus accentué que l'ion est petit et que sa charge est élevée. [...]

[...] C'est important pour la vie dans les lacs. La glace reste en surface et agit comme un isolant, empêchant l'eau de geler de la surface jusqu'au fond. La densité de l'eau liquide diminue rapidement lorsqu'on s'approche du point de congélation. L'augmentation de volume qui en résulte est la cause de l'éclatement des roches. La température de congélation décroît avec la pression. En conséquence, la fusion a lieu à la base des glaciers, ce qui facilite leur déplacement. La liaison hydrogène disparaît lorsque la pression augmente, la glace devient alors plastique. [...]

[...] L'eau fait exception à cette règle, comme le montre le tableau suivant. Elément Symbole Masse atomique Molécule Point de fusion Point d'ébullition Tellure Te 127,60 H2Te -53 Sélénium Se 78,96 H2Se -65 -45 Soufre S 32,066 H2S -83 -63 Oxygène O 15,9994 H2O 0 au lieu de 110 +100 au lieu de -80 La particularité de l'eau provient de sa structure moléculaire. Dans une molécule d'eau, un atome d'oxygène est lié à deux atomes d'hydrogène par des liaisons de covalence mettant en jeu un doublet d'électrons. [...]

[...] L'augmentation de la polarisation de l'oxygène par des cations de charge croissante est bien illustrée dans la série des composés tétraédriques suivants : 12 A mesure que la charge du cation s'élève, le nombre de ligands oxo coordinés à l'élément central augmente aux dépens des ligands hydroxo et l'acidité de ces derniers croît. La diminution de la taille du cation abaisse sa coordinence et accroît aussi son pouvoir polarisant. L'effet se remarque bien sur les formes les plus acides des éléments suivants : Modélisation du comportement acido-basique des cations Le comportement des cations vis-à-vis de l'hydrolyse est en général bien connu. Il est décrit par des constantes d'équilibre thermodynamique. Celles-ci permettent le calcul de la distribution des espèces en fonction du pH et de la concentration de la solution. [...]