Solvant inorganique non aqueux
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Un solvant inorganique non aqueux, est un solvant autre que l'eau, qui n'est pas un composé organique. Ces solvants sont utilisés dans la recherche chimique et l'industrie pour des réactions qui ne peuvent pas se produire dans des solutions aqueuses ou nécessitent un environnement spécial. Les solvants non aqueux inorganiques peuvent être classés en deux groupes, les solvants protiques et les solvants aprotiques. Les premières études sur les solvants inorganiques non aqueux ont évalué l'ammoniac, le fluorure d'hydrogène, l'acide sulfurique, comme des solvants plus spécialisés que l'hydrazine et l'oxychlorure de sélénium. [1]
Solvants inorganiques protiques non aqueux
Les principaux membres comprennent l' ammoniac, le fluorure d' hydrogène, l' acide sulfurique, le cyanure d' hydrogène . L'ammoniac (ainsi que plusieurs amines) est utile pour générer des solutions d'espèces hautement réductrices car la liaison amine NH résiste à la réduction. La chimie des électrures et des alkalides repose sur des solvants aminés.
La combinaison de HF et de SbF5 est la base d'une solution de superacide. En utilisant ce mélange, l'acide conjugué du sulfure d'hydrogène peut être isolé :
- H2S + HF + SbF 5 → [H3S]SbF 6
Auto-ionisation
L'acide limitant dans un solvant donné est l'ion solvonium, tel que l'ion H 3 O + ( hydronium) dans l'eau. Un acide qui a plus tendance à donner un ion hydrogène que l'acide limitant sera un acide fort dans le solvant considéré, et existera majoritairement ou entièrement sous sa forme dissociée. De même, la base limitante dans un solvant donné est l'ion solvate, tel que l'ion OH - ( hydroxyde ), dans l'eau. Une base qui a plus d'affinité pour les protons que la base limitante ne peut pas exister en solution, car elle réagira avec le solvant.
Par exemple, l'acide limitant dans l'ammoniac liquide est l'ion ammonium, qui a une valeur de pKa dans l'eau de 9,25. La base limitante est l'ion amide, NH 2 -.
NH 2 − est une base plus forte que l'ion hydroxyde et ne peut donc pas exister en solution aqueuse. La valeur du pK a de l'ammoniac est estimée à environ 34 ( cf eau, 14 [2],[3] ).
Solvants non aqueux inorganiques aprotiques
Les principaux membres comprennent le dioxyde de soufre, le fluorure de chlorure de sulfuryle, le tétroxyde de diazote, le trichlorure d'antimoine et le trifluorure de brome. Ces solvants se sont révélés utiles pour l'étude de composés ou d'ions hautement électrophiles ou hautement oxydants. Plusieurs (SO 2, SO 2 ClF, N 2 O 4 ) sont des gaz proches de la température ambiante, ils sont donc manipulés à l'aide de techniques de conduite sous vide.
La synthèse de [IS 7 ] + et [BrS 7 ] + est illustrative. Ces sels hautement électrophiles sont préparés en solution de SO 2 . [4] La préparation des sels de [SBr 3 ] + fait également appel à un solvant mixte composé de SO 2 et de SO 2 FCl. [5] Le fluorure de chlorure de sulfuryle est souvent utilisé pour la synthèse de composés de gaz rares. [6]
Autoionisation
De nombreux solvants inorganiques participent aux réactions d' auto-ionisation . Dans la définition du système solvant des acides et des bases, l'autoionisation des solvants donne l'équivalent des acides et des bases. Autoionisations pertinentes :
- 2BrF 3Échec de l’analyse (erreur de syntaxe): {\displaystyle <semantics><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mrow class="MJX-TeXAtom-REL"><mover><mrow class="MJX-TeXAtom-OP MJX-fixedlimits"><mstyle mathsize="0.85em"><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mpadded depth="0" height="0"><mo stretchy="false"> {{EqmR}}</mo></mpadded></mrow></mstyle></mrow><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mo>{{EqmR}}</mo></mrow><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mo stretchy="false"> {{EqmR}}</mo></mrow></mstyle></mrow></mover></mrow></mrow></mstyle></mrow></semantics>} ⇌ BrF 2 + + BrF 4 −
- N 2 O 4 ⇌ NO + ( nitrosonium ) + NO 3 − ( nitrate )
- 2SbCl 3 ⇌ SbCl 2 + + SbCl 4 −
- 2POCl 3 ⇌ POCl 2 + + POCl 4 −
Selon la définition du système de solvant, les acides sont des composés qui augmentent la concentration des ions solvonium (positifs) et les bases sont les composés qui entraînent l'augmentation des ions solvate (négatifs), où le solvonium et le solvate sont les ions trouvés. dans le solvant pur en équilibre avec ses molécules neutres :
Le solvant SO 2 est relativement simple, il ne s'auto-ionise pas.
Voir également
- Titrage non aqueux
- Solvant protique
Références
- Audrieth, Ludwig Frederick, Non-aqueous Solvents; Applications as Media for Chemical Reactions, Wiley,
- (en) Meister, Willeke, Angst et Togni, « Confusing Quantitative Descriptions of Brønsted-Lowry Acid-Base Equilibria in Chemistry Textbooks – A Critical Review and Clarifications for Chemical Educators », Helvetica Chimica Acta, vol. 97, no 1, , p. 1–31 (ISSN 1522-2675, DOI 10.1002/hlca.201300321)
- Silverstein et Heller, « pKa Values in the Undergraduate Curriculum: What Is the Real pKa of Water? », Journal of Chemical Education, vol. 94, no 6, , p. 690–695 (ISSN 0021-9584, DOI 10.1021/acs.jchemed.6b00623, Bibcode 2017JChEd..94..690S)
- M. P. Murchie, J. Passmore et C.-M. Wong, Inorganic Syntheses, vol. 27, coll. « Inorganic Syntheses », , 332–339 p. (ISBN 9780470132586, DOI 10.1002/9780470132586.ch67), « Iodine and Bromine Polysulfur Hexafluoroarsenate(V) and Hexafluoroantimonate(V) »
- Mike Murchie et Jack Passmore, Inorganic Syntheses, vol. 24, coll. « Inorganic Syntheses », , 76–79 p. (ISBN 9780470132555, DOI 10.1002/9780470132555.ch23), « Tribromosulfur(IV) Hexafluoroarsenate(V) »
- Koppe, Bilir, Frohn et Mercier, « Syntheses, Solution Multi-NMR Characterization, and Reactivities of [C6F5Xe]+Salts of Weakly Coordinating Borate Anions, [BY4]− (Y = CF3, C6F5, CN, or OTeF5) », Inorganic Chemistry, vol. 46, no 22, , p. 9425–9437 (PMID 17902647, DOI 10.1021/ic7010138)
