Intercalation (chimie) - Intercalation (chemistry)

En chimie , l' intercalation est l'inclusion ou l'insertion réversible d'une molécule (ou d'un ion) dans des matériaux en couches avec des structures en couches. Des exemples se trouvent dans les dichalcogénures de graphite et de métaux de transition .

Modèle d'intercalation du potassium dans le graphite

Exemples

Graphite

Un hôte d'intercalation célèbre est le graphite , qui intercale le potassium en tant qu'invité. L'intercalation élargit l' écart de van der Waals entre les feuilles, ce qui nécessite de l' énergie . Habituellement, cette énergie est fournie par transfert de charge entre l'invité et le solide hôte, c'est-à-dire redox . Deux composés de graphite de potassium sont KC 8 et KC 24 . Les fluorures de carbone (par exemple (CF) x et (C 4 F)) sont préparés par réaction du fluor avec du carbone graphitique. La couleur est grisâtre, blanche ou jaune. La liaison entre les atomes de carbone et de fluor est covalente, donc le fluor n'est pas intercalé. Ces matériaux ont été considérés comme une cathode dans diverses batteries au lithium .

Schéma d'intercalation de Li dans une cathode au disulfure de titane . Un axe du cristal TiS 2 gonfle et les transferts de charge de Li à Ti.

Le traitement du graphite avec des acides forts en présence d'agents oxydants provoque l'oxydation du graphite. Le bisulfate de graphite, [C 24 ] + [HSO 4 ] - , est préparé par cette approche en utilisant de l'acide sulfurique et un peu d' acide nitrique ou d' acide chromique . Le perchlorate de graphite analogue peut être préparé de manière similaire par réaction avec de l'acide perchlorique .

Dichalcogénures métalliques

Une autre famille bien connue d'hôtes d'intercalation est constituée des dichalcogénures métalliques en couches tels que le disulfure de titane . De manière caractéristique, l'intercalation est analysée par diffraction des rayons X, puisque l'espacement entre les feuilles augmente, et par conductivité électrique, car le transfert de charge modifie le nombre de porteurs de charge.

L' oxychlorure de fer est une espèce structurellement apparentée .

Exfoliation

Un cas extrême d'intercalation est la séparation complète des couches du matériau. Ce processus s'appelle l'exfoliation. Des conditions typiquement agressives sont requises, impliquant des solvants hautement polaires et des réactifs agressifs.

Matériel connexe

En biochimie , l' intercalation est l'insertion de molécules entre les bases de l'ADN. Ce processus est utilisé comme méthode d'analyse de l'ADN et il est également à la base de certains types d'empoisonnement.

Les clathrates sont des substances chimiques constituées d'un réseau qui piège ou contient des molécules. Habituellement, les composés clathrate sont polymères et enveloppent complètement la molécule hôte. Les composés d'inclusion sont souvent des molécules, tandis que les clathrates sont généralement polymères. Les composés d'intercalation ne sont pas tridimensionnels, contrairement aux composés de clathrate. Selon l' IUPAC , les clathrates sont des «composés d'inclusion dans lesquels la molécule hôte est dans une cage formée par la molécule hôte ou par un réseau de molécules hôtes».

Voir également

Remarques