Nouveaux matériaux pour la catalyse

Résumé du document

Nous verrons donc, après une brève partie théorique sur la catalyse, l'exemple d'un nouveau matériau à savoir les nanoparticules d'or. Et enfin, nous présenterons un exemple concret de l'utilisation des catalyseurs, à savoir les pots catalytiques, dans l'industrie automobile.
L'importance pratique de la catalyse dans l'industrie chimique est considérable. Presque tous les produits de grande consommation sont passés par une catalyse à un ou plusieurs stades de leur élaboration : essences et huiles de voiture, détergents, caoutchoucs, matières plastiques et fibres synthétiques (synthèse des monomères et polymérisation) et même notre pain quotidien, qui, provient directement d'une catalyse enzymatique.
Le terme catalyse a été introduit par Berzelius en 1835 (du grec kata « en bas » et luein « dissoudre ») pour désigner l'ensemble des effets chimiques produits par les catalyseurs. On appelle catalyseur « toute substance qui intervient dans la vitesse d'une réaction chimique sans apparaître dans les produits finaux » (Ostwald, 1902). La catalyse est donc une branche de la cinétique chimique qui, de façon plus générale, étudie l'influence de tous les facteurs physiques ou chimiques déterminant les vitesses de réaction.
Les années 70 voient apparaître le pot d'échappement catalytique à base de platine, rhodium et palladium. Plus récemment, les avancées scientifiques concernant la catalyse à l'aide de nanoparticules d'or offrent un champ de recherche immense et des débouchés technologiques et industriels, en particulier dans l'environnement.
Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse de réaction sans être consommées au cours de celle-ci. C'est à dire que le catalyseur n'apparaît pas dans l'équation chimique. Par contre, il intervient dans le mécanisme réactionnel et son action consiste en une diminution de l'énergie d'activation.
Un catalyseur a un rôle unique d'accélération, il ne peut accélérer qu'une réaction qui peut avoir lieu sans lui. Il ne modifie ni le sens d'évolution d'une transformation ni la composition du système à l'état final. Tout catalyseur d'une réaction dans le sens direct catalyse aussi la réaction en sens inverse.

Extraits

[...] quelles sont les caractéristiques qui font de l'or un matériau idéal pour les nanotechnologies ? Dans sa forme naturelle (en volume important), l'or est un métal jaune de structure cubique à face centrée, dont le point d'ébullition se situe à 1068° Celsius. Tout comme d'autres matériaux tels que le platine et le Palladium mais moins cher à exploiter, l'or est un élément chimique inerte car peu réactif. Il est caractérisé par sa résistance à l'oxydation, ce qui en fait un métal qui ne se dégrade pas avec le temps (avantage qu'on ne trouve pas avec la plupart des autres métaux, freinant leur exploitation à l'échelle nanométrique). [...]

[...] Tout catalyseur d'une réaction dans le sens direct catalyse aussi la réaction en sens inverse. On distingue trois différents types de catalyse : Catalyse homogène, si le catalyseur et les réactifs ne forment qu'une seule phase. Catalyse hétérogène, si le catalyseur et les réactifs forment plusieurs phases. Catalyse enzymatique, si le catalyseur est une enzyme. Nous verrons donc, après une brève partie théorique sur la catalyse, l'exemple d'un nouveau matériau à savoir les nanoparticules d'or. Et enfin, nous présenterons un exemple concret de l'utilisation des catalyseurs, à savoir les pots catalytiques, dans l'industrie automobile. [...]

[...] Nouveaux matériaux pour la catalyse Introduction L'importance pratique de la catalyse dans l'industrie chimique est considérable. Presque tous les produits de grande consommation sont passés par une catalyse à un ou plusieurs stades de leur élaboration : essences et huiles de voiture, détergents, caoutchoucs, matières plastiques et fibres synthétiques (synthèse des monomères et polymérisation) et même notre pain quotidien, qui, provient directement d'une catalyse enzymatique. Le terme catalyse a été introduit par Berzelius en 1835 (du grec kata en bas et luein dissoudre pour désigner l'ensemble des effets chimiques produits par les catalyseurs. [...]

[...] Citons quelques exemples employant déjà de l'or ou attendus dans un futur proche : - des nanotubes d'or pour l'électronique du futur - des molécules à base d'or et de silice pour la destruction sélective de cellules cancéreuses - des peintures à effets visuels basés sur des effets thermiques Le marché le plus prometteur concerne les pots catalytiques, pour le contrôle de la qualité de l'air. Le plus souvent, le catalyseur choisi est le platine, ou des métaux du même groupe. [...]

[...] Pour lutter contre la pollution atmosphérique, les voitures sont aujourd'hui équipées de pots catalytiques. C'est sans doute l'exemple le plus connu de la catalyse, car ce domaine de la chimie possède des retombées quotidiennement pour le grand public. 7,11] III.1. Introduction La pollution atmosphérique due aux émissions des pots d'échappement a partiellement été traitée par l'utilisation de catalyseurs de postcombustion à base de métaux nobles. En effet, le moteur ne réalise pas une combustion parfaite du mélange air - essence, libérant ainsi des gaz nocifs. [...]