Spéciation et complexation des métaux

Description

Cette séance de cours de l'instructeur couvre les concepts de spéciation, de complexation et de leur rôle dans les systèmes aquatiques naturels et techniques. Il traite de la formation des complexes métalliques, de la stabilité des complexes et de la classification des métaux et des ligands en fonction de leur dureté et de leur douceur. La séance de cours explore également la cinétique des réactions d'échange de ligands, la relation entre la thermodynamique et la cinétique pour les complexes métalliques et les lois de vitesse pour l'échange de ligands. Des exemples et des exercices sont fournis pour illustrer ces concepts.

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Complexe de coordination

vignette| Le cisplatine est un complexe de coordination du platine() avec deux ligands chlorure et deux ligands ammoniac formant une ammine. C'est l'un des anticancéreux les plus connus. Un complexe de coordination est constitué d'un atome ou d'ion central, généralement métallique, appelé centre de coordination, et d'un réseau de molécules ou d'ions liés, appelés ligands. De nombreux composés contenant des métaux, en particulier ceux qui comprennent des métaux de transition (éléments tels que le titane qui appartiennent au bloc du tableau périodique), sont des complexes de coordination.

Complexe aqua

redresse=.67|vignette|Exemple de complexe aqua octaédrique. En chimie de coordination, un complexe aqua est un complexe de coordination homoleptique formé d'un ion métallique et de molécules d'eau coordonnées comme ligands. Ces complexes sont l'espèce prédominante des solutions aqueuses de nombreux sels métalliques tels que les nitrates, sulfates et perchlorates. Ils ont pour formule générale . Leurs propriétés sous-tendent de nombreux aspects de la chimie environnementale, biologique et industrielle.

Thermodynamique

La thermodynamique est la branche de la physique qui traite de la dépendance des propriétés physiques des corps à la température, des phénomènes où interviennent des échanges thermiques, et des transformations de l'énergie entre différentes formes. La thermodynamique peut être abordée selon deux approches différentes et complémentaires : phénoménologique et statistique. La thermodynamique phénoménologique ou classique a été l'objet de nombreuses avancées dès le .

Ligand (chimie)

Un ligand est un atome, un ion ou une molécule portant des groupes fonctionnels lui permettant de se lier à un ou plusieurs atomes ou ions centraux. Le terme de ligand est le plus souvent utilisé en chimie de coordination et en chimie organométallique (branches de la chimie inorganique). L'interaction métal/ligand est du type acide de Lewis/base de Lewis. La liaison ainsi formée est nommée « liaison covalente de coordination ».

Ammine

redresse=.8|vignette|Cation pentaamine(diazote)-ruthénium(), généralement écrit avec un seul « m ». En chimie de coordination, les ammines sont des complexes métalliques contenant au moins un ligand ammoniac . Le terme « ammine » est orthographié avec deux « m » pour des raisons historiques, mais les ligands porteurs de groupes alkyle ou aryle sont orthographiés avec un seul « m » ; il est par ailleurs fréquent de rencontrer les deux formes dans la littérature, souvent avec un seul « m » même en l'absence de chaîne carbonée.