Clathrate

Clathrate

Un clathrate, du grec klathron qui signifie fermeture, est un composé chimique constitué par un complexe d'inclusion formé d'une ou plusieurs « molécules-hôtes » qui emprisonnent une autre molécule dans une sorte de cage moléculaire.

Exemples de systèmes de molécules piégées en clathrates
Clathrate Couronne d'éther "18-couronne-6" piégeant un ion potassium (en violet au centre). Les atomes d'oxygène sont représentés en rouge, les atomes de carbone en noir et les atomes d'hydrogène en blanc.

L'hydrate de méthane, la glace qui s'enflamme est le clathrate le plus connu du public. Il est connu comme source de méthane, puissant gaz à effet de serre, pour ses propriétés étonnantes.
Lors de la catastrophe de Deepwater Horizon, c'est la formation de clathrate dans le matériel disposé au desuss de la tête de puits qui a empêché son fonctionnement[1]

Sommaire

Vocabulaire

La notion de « Complexe clathrate » » (clathrate complex pour les anglophones) était utilisée pour désigner le complexe d'inclusion de l'hydroquinone, mais a récemment été élargi à de nombreux autres matériaux composites faibles qui se composent d'une molécule-hôte et d'une molécule invitée (retenue dans la molécule hôte par le jeu d'interactions inter-moléculaires).

Les clathrates sont aussi appelés hôte-invité complexes, inclusion compounds ou adducts pour les anglophones ou hydrates quand la molécule-hôte est l'eau. On parle aussi de composés moléculaires .

Typologies et propriétés

Les chercheurs étudient la possibilité d'utilisation de clathrates de silicium et de germanium pour l'industrie des semiconducteurs, la supraconductivité ou pour leurs propriétés thermoélectriques.

Des molécules comme les éther-couronnes ou les cyclodextrines forment d'excellentes molécules hôtes.
L'eau aussi peut former des clathrates comme l'hydrate de méthane.
Le chloroforme, CHCl3, a une action anesthésiante en formant des clathrates avec l'eau présente dans le tissu cérébral.
Des clathrates de gaz rares sont possibles (radon, argon par exemple[2]

Histoire

L'histoire des composés clathrates est relativement récente. Les Clathrates hydrates ont été découverts en 1810 par Humphry Davy[3]. puis étudiés par P. Pfeiffer (1927) avant qu'en 1930, E. Hertel définisse les composés moléculaires en tant que substances décomposable en composants individuels suivants de la loi d'action de masse à l'état de solution ou de gaz.
En 1945, H. M. Powell a analysé la structure cristalline de ces composés et leur a donné le nom de clathrates.
Un clathrate d'urée et un clathrate de thiourée ont été utilisés pour la séparation de la paraffine.
Par la suite, des cyclodextrines, des éther couronnes et des cryptands ont été découverts, en tant que molécules-hôtes (voir figure).
Une molécule hôte bien étudié est le composé de Dianin (Dianin's compound).

Propriétés

Les Complexes clathrates sont divers. Leurs propriétés varient notamment en fonction du type d'interactions moléculaire qui lient (via des liaison chimiques plus ou moins fortes) les molécules piégées aux molécules-hôtes

Les clathrates peuvent être isolés comme des espèces chimiques différentes, et peuvent avoir des isomères de structure et de position (énantiomères et diastéréoisomères).

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

  • (en) Ya. Mudryk, P. Rogl, C. Paul, S. Berger, E. Bauer, G. Hilscher, C. Godart, H. Noël, A. Saccone, R. Ferro, Crystal chemistry and thermoelectric properties of clathrates with rare-earth substitution ; Physica B: Condensed Matter, Volume 328, Issues 1-2, April 2003, Pages 44-48 (Résumé)
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Bibliographie

  • Science & vie, sep. 2005, gaz naturel, une bombe climatique tapie au fond des mers. Article sur les clathrates de méthane au fond des mers.
  • Science & vie, fev. 2006, explication du rôle qu'auront les clathrates sur le réchauffement climatique futur
  • Le méthane et le destin de la Terre : les hydrates de méthane : rêve ou cauchemar? Gérard Lambert, Jérôme Chappellaz, Jean-Paul Foucher, Gilles Ramstein; préface de Édouard Bard; EDP Sciences 2006
  • Les dossiers de La Recherche, n°31 mai 2008, Gavin Schmidt : La fulgurante ascension du méthane

Références

  1. ↑ John Timmer Frozen methane, from the gulf oil spill to climate change, Ars Technica consulté 2010-05-16, mai 2010
  2. ↑ John R. Mercer, M. John M. Duke, Stephen A. McQuarrie, Practical reactor production of 41Ar from argon clathrate ; Applied Radiation and Isotopes, Volume 52, Issue 6, June 2000, Pages 1413-1417
  3. ↑ Ellen Thomas , Clathrates: little known components of the global carbon cycle, Nov. 2004 ; =Wesleyan University, consulté 2007-12-13



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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Clathrate de Wikipédia en français (auteurs)

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