Électron solvaté
Un électron solvaté est un électron libre en solution (solvaté). Les électrons solvatés sont courants, mais généralement difficiles à observer de par leur courte durée de vie[1]. La couleur intense des solutions de métaux alcalins dans l'ammoniac (liquéfié) est due à la présence d'électrons solvatés : bleue lorsqu'elles sont diluées, et cuivre à des concentrations plus importantes (> 3 mol/L)[2]. Les électrons solvatés dans l'ammoniac sont stables pendant des jours, mais des électrons solvatés peuvent également exister dans l'eau et d'autres solvants ; en réalité, dans tout solvant média d'un transfert par sphère externe (en).
Histoire
[modifier | modifier le code]Le premier signalement de la coloration de métaux au contact d'ammoniac est attribué à Humphry Davy. De 1807 à 1809, il étudia l'addition de grains de potassium à de l'ammoniac gazeux (la liquéfaction de l'ammoniac n'étant développée qu'à partir de 1823). James Ballantyne Hannay et J. Hogarth répètent les expériences avec le sodium en place du potassium de 1879 à 1880. W. Weyl en 1844 et C.A. Seely en 1871 ont été les premiers à utiliser l'ammoniac liquide.
Hamilton Cady, en 1897, a été le premier à mettre en relation les propriétés ionisantes de l'ammoniac avec celles de l'eau. Charles A. Kraus a mesuré la conductance électrique de solutions de métaux dans l'ammoniac et, en 1907, l'a reliée à la libération d'électrons[3],[4].
En 1918, G. E. Gibson et W. L. Argo introduisent le concept d'électron solvaté[5]. Ils remarquent, à partir de spectres d'absorption, que différents métaux et différents solvants (méthylamine, éthylamine) produisent la même couleur bleue, attribuée à l'électron solvaté. Dans les années 1970, des sels solides contenant des électrons comme anions (électrures) sont caractérisés[6].
Production
[modifier | modifier le code]Des électrons solvatés métastables sont produits par dissolution dans l'ammoniac liquéfié d'un métal alcalin, d'un métal alcalino-terreux lourd (calcium, strontium ou baryum) ou d'un lanthanide divalent (europium ou ytterbium)[7].
Réactions
[modifier | modifier le code]Les condensations de solutions de métaux alcalins dans de l'ammoniac contenant des électrons solvatés donnent des électrures[8]. Ces mêmes solutions sont instables et se décomposent avec le temps en donnant l'amidure correspondant suivant (avec « M » un métal alcalin)[7] :
- .
La décomposition est cependant relativement lente (de l'ordre de quelques pour cent sur plusieurs jours) dans un environnement anhydre et en l'absence de traces d'ions de métaux de transition en solution[7].
Notes et références
[modifier | modifier le code]- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Solvated electron » (voir la liste des auteurs).
- (en) U. Schindewolf, « Formation and Properties of Solvated Electrons », Angewandte Chemie International Edition in English, vol. 7, no 3, , p. 190 (DOI 10.1002/anie.196801901).
- (en) F.A Cotton et G. Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley and Sons Inc, (ISBN 0-471-17560-9).
- (en) Charles A. Kraus, « Solutions of Metals in Non-Metallic Solvents; I. General Properties of Solutions of Metals in Liquid Ammonia », J. Am. Chem. Soc., vol. 29, no 11, , p. 1557–1571 (DOI 10.1021/ja01965a003).
- (en) Eva Zurek, « A Molecular Perspective on Lithium–Ammonia Solutions », Angew. Chem. Int. Ed., vol. 48, no 44, , p. 8198–8232 (DOI 10.1002/anie.200900373).
- (en) G. E. Gibson et W. L. Argo, « The Absorption Spectra of the Blue Solutions of Certain Alkali and Alkaline Earth Metals in Liquid Ammonia and Methylamine », J. Am. Chem. Soc., vol. 40, no 9, , p. 1327–1361 (DOI 10.1021/ja02242a003).
- (en) Dye, J. L., « Electrons as Anions », Science, vol. 301, no 5633, , p. 607–608 (PMID 12893933, DOI 10.1126/science.1088103).
- (en) N. N. Greenwood, Chemistry of the elements, Boston, Mass, Butterworth-Heinemann, , 77-79 p. (ISBN 0-08-050109-5, OCLC 48138330).
- (en) Sung Wng Kim, Terumasa Shimoyama et Hideo Hosono, « Solvated Electrons in High-Temperature Melts and Glasses of the Room-Temperature Stable Electride [Ca24Al28O64]4+⋅4e− », Science, vol. 333, no 6038, , p. 71–74 (ISSN 0036-8075 et 1095-9203, PMID 21719674, DOI 10.1126/science.1204394, lire en ligne, consulté le ).
