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Qu’est-ce que le carbonate de baryum ?

Le carbonate de baryum est un sel de baryum de l’acide carbonique.

Il existe à l’état naturel sous la forme d’une baryte toxique (anglais : witherite) dans les dépôts hydrothermaux créés dans les formations sédimentaires calcaires. Le baryum est généralement fabriqué à partir de la baryte (E : barite ou baryte). Toutefois, comme de nombreuses barytes toxiques sont produites au Royaume-Uni, les barytes toxiques sont parfois utilisées comme matière première pour le baryum.

Utilisations du carbonate de baryum

Le carbonate de baryum est utilisé comme matière première pour la fabrication du sel de baryum, du verre de cristal et du verre de baryum utilisé dans les tubes cathodiques. Il peut également être utilisé pour des applications telles que les électrodes, les peintures, les émaux, les glaçures pour la céramique et l’émail, les agents de cémentation dans le traitement thermique des métaux et le papier.

Ces dernières années, le carbonate de baryum a été largement utilisé comme matière première pour les matériaux électroniques. Il peut être utilisé comme matière première pour le titanate de baryum et les oxydes composites, qui sont principalement utilisés dans les condensateurs en céramique.

De plus, il est également largement utilisé comme matière première pour les thermistances CTP, pour le verre pulvérisé destiné au verre optique et aux semi-conducteurs, et pour le composant baryté des matériaux phosphorescents. Le carbonate de baryum est aussi toxique et est donc utilisé dans les insecticides et la mort aux rats.

Propriétés du carbonate de baryum

Le carbonate de baryum est pratiquement insoluble dans l’eau ; sa solubilité dans l’eau à 20°C est de 0,0024 g/100 mL. Il est toutefois soluble dans l’eau contenant du dioxyde de carbone sous forme de carbonate de baryum. Le carbonate de baryum est également soluble dans l’acide nitrique, l’acide chlorhydrique et l’éthanol, mais pas dans l’acide sulfurique.

Le point de fusion du carbonate de baryum est de 811°C. Lorsqu’il est chauffé à l’air, le carbonate de baryum se décompose à 1450°C. Il est également décomposé par les acides, produisant du dioxyde de carbone.

Structure du carbonate de baryum

Le carbonate de baryum est un carbonate de baryum ; le carbonate de baryum normal est un cristal incolore. La disposition des ions baryum (Ba2+) et des ions carbonate (CO32-) est identique à la disposition des ions potassium (K+) et des ions nitrate (NO3-) dans le nitrate de potassium.

En plus des cristaux orthorhombiques, il existe deux autres transformations, les cristaux amorphes et les cristaux hexagonaux, et ces trois transformations sont appelées les formes α-, β- et γ-. À 811 °C dans le dioxyde de carbone à haute pression, la forme orthorhombique γ devient la forme amorphe β, et à 982 °C, elle passe à la forme hexagonale α.

La formule chimique du carbonate de baryum est BaCO3, avec une masse molaire de 197,34 g/mol et une densité de 4,286 g/cm3. L’indice de réfraction (nD) est de 1,60 et la chaleur standard de formation (ΔfHo) est de -1 219 kJ/mol.

Autres informations sur le carbonate de baryum

1. Synthèse du carbonate de baryum

Le carbonate de baryum se forme lorsqu’on fait passer du dioxyde de carbone dans une solution aqueuse d’hydroxyde de baryum. Il est également possible d’obtenir du carbonate de baryum sous forme de précipité en ajoutant du carbonate alcalin à des solutions aqueuses de sel de baryum.

Industriellement, il est produit par réduction au carbone de la baryte à 600-800 °C et par passage du dioxyde de carbone à travers une solution hydrothermale du sulfure de baryum produit.

2. Dangers du carbonate de baryum

Le carbonate de baryum se dissout dans l’acide chlorhydrique pour former une solution aqueuse contenant des ions baryum. Par conséquent, l’utilisation accidentelle de sulfate de baryum comme agent de contraste en radiographie est dangereuse car il se dissout dans l’acide gastrique, qui contient de l’acide chlorhydrique, et produit des ions baryum toxiques. C’est pourquoi les minéraux naturels contenant du carbonate de baryum ont reçu le nom de “barytes toxiques”.

William Withering a découvert que les barytes toxiques et les barytes sont chimiquement différentes. La deutérite est un type de minéral sulfaté, dont la composition chimique est le sulfate de baryum (BaSO4). Les barytes toxiques sont transformées en sulfate de baryum par l’eau contenant du sulfate de calcium, de sorte que la surface du cristal est souvent couverte de barytes.

Qu’est-ce que le carbure de bore ?

Le carbure de bore, également connu sous le nom de carbure de bore, est un composé de bore et de carbone.

La formule chimique du carbure de bore est B4C et ses propriétés physiques sont une poudre gris-noir brillante avec une excellente stabilité chimique à température ambiante et qui n’est pas attaquée par les acides ou les alcalis. Le carbure de bore est une substance extrêmement dure parmi les céramiques, avec une dureté sur l’échelle de Mohs modifiée qui n’est dépassée que par le diamant (diamant : 15, carbure de bore : 14) et une excellente résistance à l’usure.

Utilisations du carbure de bore

En raison de sa grande dureté et de son excellente résistance à l’usure, le carbure de bore est utilisé de diverses manières, en particulier dans les produits nécessitant une certaine durabilité. Parmi les principales utilisations, on peut citer les outils de coupe, les buses pour les équipements de sablage, les abrasifs (poudre, grenaille), les cermets, les mortiers et les matériaux de blindage à l’épreuve des balles. Son isolation électrique et sa conductivité thermique élevées lui permettent d’être utilisé dans des environnements à haute température, et il est largement utilisé dans des applications industrielles telles que les têtes de disques durs et les composants électroniques.

Le bore naturel (B) contient environ 20 % de bore-10 (10B). Le bore-10 absorbe les neutrons, de sorte que le carbure de bore à forte teneur en bore présente une capacité élevée d’absorption des neutrons. Le carbure de bore est donc utilisé comme matériau de contrôle de la réaction de fission et comme matériau de protection contre les neutrons dans les réacteurs nucléaires.

Propriétés du carbure de bore

Le carbure de bore a un poids moléculaire de 55,25 g/mol, une densité de 2,51 et un point de fusion de 2350 °C. Il a un point de fusion élevé, une grande dureté, une faible densité, une résistance à la chaleur, une résistance chimique et une capacité d’absorption des neutrons.

Il réagit au chlore à haute température, produisant du trichlorure de bore. Il est moins résistant à l’oxygène et, sous forme de poudre, commence à s’oxyder à partir de 570 °C. Il n’est généralement pas attaqué par les acides ou les alcalis, mais il est décomposé et solubilisé par la fusion alcaline et les acides, y compris l’acide fluorhydrique. Lorsqu’il est décomposé par des acides, une méthode de décomposition sous pression utilisant un mélange d’acides fluorhydrique et nitrique est utilisée.

Structure du carbure de bore

La structure cristalline du carbure de bore est rhomboédrique. La structure consiste en un réseau rhomboédrique avec trois atomes de carbone sur la diagonale, formant un icosaèdre de bore à chaque sommet.

La partie centrale de la chaîne diagonale de carbone est particulièrement susceptible d’être remplacée par du bore, et le bore icosaédrique peut inversement être partiellement remplacé par du carbone. Le nombre de pics et les rapports d’intensité dans les diagrammes de diffraction des rayons X sur poudre restent largement inchangés, car le squelette cristallin reste inchangé, avec seulement des substitutions d’éléments.

Types de carbure de bore

Le carbure de bore est disponible sous différentes formes, notamment en vrac et en poudre. Le carbure de bore en vrac est transformé en produits céramiques tels que des plaques nues, des buses, des joints d’étanchéité et des pastilles, qui sont utilisés dans des applications telles que le pare-balles, le sablage, la technologie du jet d’eau et l’étanchéité des machines. Les particules de carbure de bore sont utilisées comme abrasif pour les produits en matériaux durs, comme antioxydant pour les matériaux réfractaires et comme aide au frittage du SiC. Sous forme de particules, le carbure de bore de taille uniforme est utilisé en fonction de l’application.

Autres informations sur le carbure de bore

Méthodes de production du carbure de bore

Industriellement, le carbure de bore est synthétisé en chauffant un mélange d’une source de bore telle que l’oxyde de bore et de carbone à des températures élevées dans un four électrique (procédé de réduction thermique du carbone). L’acide borique (H3BO3) ou l’oxyde de bore (B2O3) est utilisé comme source de bore et le charbon actif ou le coke de pétrole comme source de carbone. Bien que la température de synthèse soit élevée, les matières premières sont peu coûteuses et inoffensives, ce qui permet une synthèse de masse.

D’autres méthodes de production de carbure de bore comprennent :

1. réaction directe du bore et du carbone
On dit qu’il est plus facile d’obtenir du carbure de bore pur par réaction directe du bore et du carbone, mais cette méthode n’est pas utilisée industriellement car le bore métallique de haute pureté est extrêmement coûteux.

2. synthèse à partir de carbures composites
Le carbure de bore est synthétisé en utilisant des composants de verre TiO2-SiO2-B2O3 comme matériau de départ. D’autre part, le carbure de titane et le carbure de silicium sont également produits en même temps.

3. synthèse à partir d’anhydride borique ou de borax, de magnésium et de carbone
La méthode de synthèse du carbure de bore à partir de l’oxyde de bore et du carbone nécessite des températures élevées, alors que le carbure de bore peut être synthétisé à des niveaux sonores relativement bas en ajoutant un agent réducteur tel que le magnésium.

Qu’est-ce que le carbure de tantale ?

Le carbure de tantale est un composé de tantale métallique et de carbone. Sa formule de composition est TaC.
Son point de fusion est très élevé, entre 3740°C et 3880°C, et il se caractérise par une dureté extrêmement élevée.

Sa dureté Mohs, qui exprime sa dureté à la rayure, est de 9-10, ce qui le place en deuxième position derrière le diamant en termes de dureté Mohs.

En termes de propriétés, il ne se dissout pas dans l’eau, les acides dilués et les alcalis dilués, mais réagit légèrement avec l’acide sulfurique et le fluorure d’hydrogène. De plus, bien que le carbure de tantale soit un composé, il présente une conductivité électrique comparable à celle des métaux.

Le carbure de tantale est donc très prometteur pour de nombreuses applications en raison de sa résistance élevée à la chaleur et de sa conductivité électrique. Cependant, le carbure de tantale existe généralement sous forme de poudre.

Il doit donc être fritté pour une utilisation industrielle, mais comme le carbure de tantale a un point de fusion élevé, il est difficile de produire un corps suffisamment fritté à l’aide des méthodes conventionnelles de pressage à chaud. Toutefois, de nouvelles méthodes de traitement telles que le frittage par plasma à décharge devraient permettre de produire des corps frittés de haute qualité.

Utilisations du carbure de tantale

Le carbure de tantale a une gamme variée d’applications en raison de sa haute résistance à la chaleur et de sa grande dureté.
Tout d’abord, le carbure de tantale peut être transformé en cermet (un alliage ultra-haut de gamme) par frittage.

De plus, en raison de sa haute réfractarité et de sa grande dureté, il est souvent utilisé dans des produits industriels tels que les céramiques réfractaires, les pièces d’outils de coupe, les outils en carbure cimenté, les outils de coupe et les outils résistants à l’usure.

Ces dernières années, en particulier, il est de plus en plus utilisé dans les pièces d’équipement pour l’usinage de pièces automobiles. D’autres utilisations incluent l’ajout d’alliages de carbure de tungstène pour produire des carbures cémentés.

De plus, son point de fusion élevé est utilisé pour revêtir les éléments chauffants à haute température pour les fabricants de fours à haute température.

Qu’est-ce que le carbure de titane ?

Le carbure de titane (en anglais : titanium carbide) est un cristal à six coordinations de type NaCl (réseau cubique à faces centrées) dont les atomes de métal et de carbone sont juxtaposés.

Sa formule de composition est TiC, sa masse molaire est de 59,9 g/mol, son point de fusion est de 3 170 °C, sa densité est de 4,9 g/cm3 et son numéro CAS est 12070-08-5. À température ambiante, il a l’aspect d’une poudre noire. Sa production a débuté au 20e siècle pour remplacer le tungstène, coûteux, dans la fabrication de filaments.

Le carbure de titane existe à l’état naturel sous forme de khamrabaevite (Ti, V, Fe) C, un minéral naturel très rare. Les cristaux trouvés dans la nature ont une taille d’environ 0,1 mm-0,3 mm.

Propriétés du carbure de titane

Le carbure de titane est insoluble dans l’eau, mais soluble dans l’acide nitrique et l’eau royale. Il se caractérise par une conductivité électrique élevée, pratiquement indépendante de la température, et par une dureté Vickers extrêmement élevée d’environ 3 200.

Il est produit industriellement par carbonisation sous vide, bain métallique (procédé Menstrum), carbonisation à l’hydrure de titane, procédé plasma (poudre ultrafine), dépôt en phase vapeur ou par réduction du dioxyde de titane avec du carbone. Les carbures métalliques sont généralement difficiles à fritter et il a été jugé difficile d’obtenir des compacts frittés de haute densité sans avoir recours à des températures très élevées ou à des agents de combustion auxiliaires.

Toutefois, des recherches ont montré que lorsque le rapport entre le titane et le carbone était fixé à 2:1, on obtenait en quelques minutes seulement et à des températures de l’ordre de 1500°C des compacts frittés à très haute résistance. Le stockage peut se faire dans un environnement à température ambiante.

Utilisations du carbure de titane

1. Outils de coupe

La dureté et la réfractarité extrêmement élevées du carbure de titane sont utilisées dans les outils de coupe. Il est principalement fabriqué en mélangeant du cobalt, du nickel et du molybdène avec de la poudre de carbure de titane. Les carbures cémentés normaux sont souvent fabriqués à base de tungstène, par exemple en mélangeant du tungstène à de la poudre de cobalt.

Cependant, le carbure de titane peut atteindre une dureté très élevée sans utiliser de tungstène, ce qui a permis non seulement de réduire les coûts, mais aussi d’améliorer la précision et la vitesse de coupe, ainsi que la douceur. Le mélange de carbure de tungstène avec un peu de carbure de titane peut également augmenter la résistance du carbure de tungstène à l’usure et à l’oxydation. Il est particulièrement utilisé dans les cermets servant à usiner l’acier à des vitesses de coupe élevées.

La durabilité peut être augmentée en appliquant une finition au carbure de titane sur la surface, mais il faut faire attention car il est fragile aux chocs et au refroidissement rapide.

2. Matériaux de revêtement

Le carbure de titane est souvent utilisé comme revêtement de surface de type métallique. Dans les composants d’équipements de précision, tels que les pièces de machines et les composants de montres, le traitement de surface au carbure de titane améliore la résistance à l’usure. Le carbure de titane est également utilisé dans l’électrolyse à arc.

En utilisant une substance composée d’alliages d’aluminium mélangés à des nanoparticules de carbure de titane, il est possible de souder divers alliages sans fissures. Parmi les différents revêtements céramiques, la dureté est élevée, le coefficient de frottement est très faible, de l’ordre de 0,25, et la résistance à la chaleur est également forte. C’est pourquoi il est largement utilisé comme matériau de revêtement typique pour les composants destinés à être exposés à des températures élevées ou à des environnements à haute température.

3. Autres utilisations

Le carbure de titane est également un revêtement approprié pour le moulage et le traitement des matériaux en acier et possède de très bonnes propriétés de démoulage pour les résines. Il est donc principalement utilisé dans les revêtements pour le “moulage à la presse”, le “forgeage à froid”, le “moulage en poudre”, le “moulage en plastique et autres moules”, les “rouleaux” et les “moules et gabarits pour le formage de tuyaux”.

Il est également utilisé dans des accessoires tels que les colliers, en raison de ses propriétés anallergiques et de sa légèreté.

Qu’est-ce que le carbure de tungstène ?

Le carbure de tungstène est un composé de tungstène et de carbone.

Le carbure de tungstène a un module d’élasticité longitudinal élevé (module de Young) et une très grande rigidité. De plus, il présente une dureté et une résistance élevées, ainsi qu’une excellente résistance à la corrosion.

Le carbure de tungstène naturel a été découvert dans le comté de Chusum, à Shannan, dans la région autonome du Tibet, en Chine, et a été baptisé Qusongite d’après le comté de Chusum en 2007. L’inhalation de poussières de carbure de tungstène provoque une fibrose pulmonaire semblable à la silicose ; les alliages WC-Co sont considérés comme cancérigènes.

Utilisations du carbure de tungstène

Le carbure de tungstène est principalement utilisé comme matière première pour les carbures cémentés. En particulier, lorsque le carbure de tungstène (WC) et le cobalt (Co) sont mélangés et frittés ensemble, ils présentent d’excellentes propriétés mécaniques, et le terme carbure cémenté fait souvent référence aux alliages WC-Co. D’autres types d’alliages comprennent les alliages WC-Ni composés de carbure de tungstène (WC) et de nickel (Ni).

D’autres substances peuvent être ajoutées pour améliorer la résistance à l’oxydation et à la corrosion, comme le carbure de titane (TiC) et le carbure de tantale (TaC) aux alliages WC-Co. Tous les carbures cémentés présentent une rigidité, une dureté et une résistance élevées, un faible coefficient de dilatation thermique et peuvent être utilisés pour les outils de coupe tels que les pointes de tournage, les forets et les fraises en bout. Ils présentent également une excellente résistance à l’usure et sont donc largement utilisés pour les filières de tréfilage, les cylindres de laminage et les matrices.

Propriétés du carbure de tungstène

Le carbure de tungstène a un point de fusion de 2 870°C et un point d’ébullition de 6 000°C. Il s’agit d’un solide gris ou noir avec un éclat.

Le module d’Young du carbure de tungstène est d’environ 550 GPa, ce qui le rend deux fois plus rigide que l’acier. Sa dureté est comparable à celle de l’oxyde d’α-aluminium, comme le corindon, le rubis et le saphir.

Structure du carbure de tungstène

Le carbure de tungstène est un composé inorganique composé de quantités molaires égales d’atomes de carbone et de tungstène. Sa formule chimique est représentée par WC et sa masse molaire est de 195,851 g/mol.

Il en existe deux types : le carbure de tungstène α-hexagonal et le carbure de tungstène α-cubique. La distance entre les atomes de tungstène dans le type hexagonal est de 291 pm, la distance la plus courte entre les atomes de tungstène dans les couches adjacentes est de 284 pm et la longueur de la liaison tungstène-carbone est de 220 pm. Le carbure de tungstène a une densité de 15,63 g/cm3.

Autres informations sur le carbure de tungstène

1. Synthèse du carbure de tungstène

La réaction du carbone et du tungstène à 1 400-2 000 °C donne du carbure de tungstène. Les méthodes à lit fluidisé avec du tungstène ou de l’oxyde de tungstène (VI) utilisant un mélange de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone et d’hydrogène gazeux peuvent également être utilisées pour la synthèse à 900-1 200 °C.

Le graphite et l’oxyde de tungstène (VI) peuvent être chauffés à 900 °C pour produire du carbure de tungstène ; celui-ci peut également être synthétisé par exposition à l’hydrogène à 670 °C puis cémentation sous argon à 1 000 °C.

Le carbure de tungstène peut être obtenu en faisant réagir de l’hexachlorure de tungstène avec du méthane comme source de carbone à 670 °C, en utilisant de l’hydrogène comme agent réducteur. Il peut également être produit en faisant réagir de l’hexafluorure de tungstène avec de l’hydrogène comme réducteur et du méthanol comme source de carbone à 350 °C.

2. Réaction du carbure de tungstène

Le carbure de tungstène est résistant aux acides et insoluble dans l’eau, l’acide chlorhydrique et l’acide sulfurique. Il est soluble dans l’acide nitrique fluorhydrique (mélange d’acide nitrique et d’acide fluorhydrique) et dans l’eau royale. Le carbure de tungstène commence à s’oxyder à 500-600°C. Il réagit avec le fluor gazeux à température ambiante et avec le chlore au-dessus de 400°C, mais pas avec l’hydrogène sec.

Le carbure de tungstène sous forme de poudre fine est facilement oxydé dans des solutions aqueuses de peroxyde d’hydrogène. Il réagit avec des solutions aqueuses de carbonate de sodium à des températures et des pressions élevées pour donner du tungstate de sodium.

Qu’est-ce que l’hydrure de sodium ?

L’hydrure de sodium est une poudre cristalline grise.

Il s’agit d’un hydrure de métal alcalin typique qui forme un réseau ionique composé d’ions sodium (Na+) et d’ions hydrure (H-). Sa formule chimique est NaH, son poids moléculaire est de 23,99 et son numéro d’enregistrement CAS est 7646-69-7. L’hydrure de sodium possède de fortes propriétés réductrices et réduit les oxydes et chlorures métalliques en métal, ainsi que les substances organiques.

Structure de l’hydrure de sodium

L’hydrure de sodium, comme LiH, KH, RbH et CsH, a une structure cristalline cubique NaCl. Dans cette structure, chaque ion Na+ est entouré de six centres H- de forme octaédrique ; le rayon ionique de H- est de 146 pm, ce qui équivaut approximativement à celui de F- (133 pm).

Les composés formés de Na- et de H+ sont appelés “hydrure de sodium inverse”. Ce composé possède une énergie très élevée en raison du transfert inhabituel d’électrons de l’hydrogène vers le sodium. L’hydrure de sodium inverse est formé à l’aide de l’adamanzan, une molécule qui encapsule de manière irréversible H+ et le protège de l’interaction avec le Na-.

Propriétés de l’hydrure de sodium

1. Propriétés physiques

L’hydrure de sodium a un point de fusion (température de décomposition) de 800 °C et une densité de 1,39 g/cm3 , soit 40 % de plus que le sodium (0,968 g/cm3). L’hydrure de sodium est insoluble dans presque tous les solvants, à l’exception du sodium fondu, y compris le benzène, le disulfure de carbone, le tétrachlorure de carbone et l’ammoniac liquide.

2. Autres caractéristiques

Il est stable dans l’air sec, mais se décompose dans l’air humide, réagissant de manière explosive avec l’eau pour produire de l’hydrogène et de l’hydroxyde de sodium. À haute température, il présente d’autres caractéristiques, telles que la décomposition en sodium et en hydrogène. L’hydrure de sodium peut s’enflammer spontanément dans l’air, c’est pourquoi il convient d’être prudent lors de sa manipulation.

Utilisations de l’hydrure de sodium

1. Comme base

L’hydrure de sodium est une base utile en chimie organique. Les substances de la gamme des acides de Brønsted faibles peuvent également être déprotonées pour donner les dérivés sodiques correspondants. Ils sont également largement utilisés pour promouvoir les réactions de condensation de composés carbonylés via les condensations de Diekmann, Stobbe, Dalzen et Kreisen.

2. Comme agents réducteurs

L’hydrure de sodium réduit certains composés du groupe principal. Pour le trifluorure de bore, il réagit pour donner du diborane et du fluorure de sodium et peut également réduire les liaisons Si-Si et S-S dans les disilanes et les disulfures. Une série de réactions de réduction, y compris la décyanation hydrogénée des nitriles, la réduction des imines en amines et la réduction des amides en aldéhydes, peut être effectuée par un réactif complexe composé d’hydrure de sodium et d’iodure de métal alcalin.

3. Comme stockage de l’hydrogène

Il a été proposé et envisagé d’utiliser l’hydrure de sodium pour stocker l’hydrogène destiné aux véhicules à pile à combustible. Des expériences ont également été menées dans lesquelles des pastilles de plastique contenant de l’hydrure de sodium sont broyées en présence d’eau pour libérer de l’hydrogène. L’un des défis de cette technologie est la régénération de l’hydrure de sodium à partir de l’hydroxyde de sodium.

4. Autres

L’hydrure de sodium est également utilisé comme divers réactifs, notamment des réactifs pour l’ingénierie du sucre, l’analyse du sucre et les réactifs de méthylation. Parmi les autres utilisations, citons la “déshydratation”, le “déshydratant” et le “dérouillage des oxydes sur les surfaces métalliques”.

Autres informations sur l’hydrure de sodium

1. Processus de production de l’hydrure de sodium

L’hydrure de sodium est obtenu en le dispersant dans de l’huile ou en mélangeant le catalyseur anthracène avec du sodium métallique et en faisant passer de l’hydrogène à travers le catalyseur à une température de 250°C. L’hydrure de sodium est disponible dans le commerce sous une forme dispersée à 60 % dans de l’huile minérale pour une manipulation sûre.

2. Précautions de manipulation et de stockage

Les précautions de manipulation et de stockage sont les suivantes :

• Fermer hermétiquement les récipients et les stocker dans un endroit sec, frais et sombre.
• Stocker à l’abri de l’eau et de l’humidité car il existe un risque de réaction violente et d’incendie.
• N’utiliser qu’à l’extérieur ou dans des zones bien ventilées et manipuler sous atmosphère de gaz inerte avec une barrière contre l’humidité.
• Porter des gants et des lunettes de protection lors de l’utilisation.
• Se laver soigneusement les mains après manipulation.
• En cas de contact avec la peau, retirer toute particule non fixée de la peau, la tremper dans de l’eau froide et la recouvrir d’un bandage humide.
• En cas de contact avec les yeux, rincer prudemment avec de l’eau pendant plusieurs minutes.

Qu’est-ce que l’acide gallique ?

L’acide gallique est un composé organique dont la formule moléculaire est C7H6O5 et qui appartient à la classe des acides hydroxycarboxyliques aromatiques.

Il est également connu sous d’autres noms tels que “pyrogallol-5-carboxylique” et “acide 3,4,5-trihydroxybenzoïque”. Son numéro d’enregistrement CAS est le 149-91-7.

Il a un poids moléculaire de 170,12, un point de fusion de 250°C et des cristaux colonnaires incolores à température ambiante. Sa densité est de 1,7 g/mL, les constantes de dissociation de l’acide pKa de COOH : 4,5 et OH : 10. Sa solubilité dans l’eau est de 1,1 g/100 mL (20°C).

Il est hygroscopique et donne naissance à un monohydrate d’acide gallique. Cet hydrate perd son eau cristalline lorsqu’il est chauffé à environ 120°C.

Utilisations de l’acide gallique

L’acide gallique est une substance au pouvoir réducteur très élevé. Il est donc utilisé comme antioxydant dans les denrées alimentaires, les cosmétiques et les aliments pour animaux. Les solutions aqueuses alcalines sont quant à elles utilisées comme agents réducteurs et révélateurs photographiques.

Parmi ses autres utilisations, citons les matières premières pour les tanins et les colorants, ainsi que la production d’encres bleues. On le retrouve également dans les réactifs d’ingénierie de la culture, les réactifs de contrôle de la croissance des plantes et les inhibiteurs de croissance.

De nombreux dérivés de l’acide gallique ont été synthétisés et la substance est utilisée dans divers domaines. Par exemple, les esters tels que l’acide gallique de propyle et d’isoamyle sont utilisés comme antioxydants dans les graisses, les huiles et les beurres.

Le gallate d’épigallocatéchine, un type de catéchine, est également un ester de l’acide gallique. Certains de ces dérivés sont également utilisés dans les produits chimiques de fabrication de matériaux industriels et électroniques, ainsi que dans le secteur pharmaceutique. Ils y sont utilisés comme astringents et agents hémostatiques pour l’hémoptysie.

Propriétés de l’acide gallique

L’acide gallique est une substance qui, lorsqu’elle est dissoute dans l’eau, forme une solution aqueuse alcaline. Les solutions aqueuses alcalines d’acide gallique ont un fort pouvoir réducteur et sont facilement oxydées par l’oxygène de l’air. Lors de la réduction par hydrogénation de contact de l’acide gallique, les cycles aromatiques sont réduits pour donner des dérivés du cycle cyclohexane.

Le chauffage de l’acide gallique permet d’éliminer le groupe carboxyle par décarboxylation. Le produit de cette réaction est le pyrogallol. Ce dernier, également connu sous le nom d'”acide gallique pyrophorique”, est une substance utilisée comme réactif de synthèse organique, comme révélateur photographique, comme mordant pour les tissus de laine et comme composant de colorants.

En raison de sa nature hygroscopique, le monohydrate est stable. L’acide gallique monohydraté contient une seule molécule d’eau cristalline. Celle-ci se décompose lorsque le point de fusion est atteint, produisant du pyrogallol et du dioxyde de carbone.

Types d’acide gallique

L’acide gallique est principalement vendu sous forme de produits réactifs pour la recherche et le développement, ainsi que sous forme de produits chimiques industriels. Les réactifs de R&D sont des substances utilisées dans les domaines des matières premières organiques synthétiques et des expériences biochimiques.

Les types de capacité comprennent 10 g, 250 g et 1 kg. Ils sont considérés comme des réactifs pouvant être conservés à température ambiante. Le monohydrate d’acide gallique étant stable, il s’agit également d’une substance vendue en tant que produit réactif.

En tant que produit chimique industriel, il est vendu pour des utilisations à but industriel, des matériaux électroniques et des additifs alimentaires, etc. Il est généralement disponible en grands volumes tels que 15 kg ou 25 kg, qui sont très polyvalents dans les usines.

Autres informations sur l’acide gallique

1. Biosynthèse de l’acide gallique

L’acide gallique est une substance que l’on trouve dans un certain nombre de plantes, notamment le pentaphyllum (les bosses d’insectes du nudibranche), l’acide gallique (les bosses d’insectes du hêtre et du chêne du Moyen-Orient), l’Hamamélis, les feuilles de thé et l’écorce de chêne. Il constitue l’ossature de base des tanins hydrolysables.

Lors de sa biosynthèse dans la nature, l’acide 3,5-dihydroshikimique est d’abord synthétisé à partir de l’acide 3-déshydroshikimique sous l’action de l’acide shikimique déshydrogénase. L’acide gallique est la substance synthétisée par cyclisation aromatique de cette substance intermédiaire.

2. Dérivés esters de l’acide gallique

De nombreux dérivés esters de l’acide gallique sont connus, qu’il s’agisse de composés naturels ou synthétiques. Par exemple, l’épigallocatéchine gallate est l’ester de l’épigallocatéchine et de l’acide gallique, un type de catéchine présent dans le thé.

De plus, l’enzyme acide gallique est connue pour faciliter la glycosylation de l’acide gallique.

Qu’est-ce que l’hydroxyde de fer ?

L’hydroxyde de fer peut être classé comme hydroxyde de fer (II) ou hydroxyde de fer (III) selon le nombre d’oxydations du fer.

Hydroxyde de Fer (II)

Il s’agit d’un composé inorganique dont la formule chimique est Fe(OH)2, également connu sous le nom d’hydroxyde de fer. Il s’agit d’un cristal hexagonal avec une structure de type hydroxyde de cadmium et il est ferromagnétique. 

L’hydroxyde de fer (II) est un solide blanc, il s’oxyde toutefois facilement et devient vert pâle en présence de traces d’oxygène. Le solide oxydé dans l’air est communément appelé “rouille verte,” que l’on peut régulièrement observer dans les robinets d’eau. Lorsqu’il est chauffé à l’air, il devient de l’oxyde de fer (III).

Hydroxyde de Fer (III)

Il s’agit d’un composé inorganique de formule chimique Fe(OH)3, également connu sous le nom d’hydroxyde ferrique. Dans la pratique, on ne trouve pas de composés contenant des ions fer et hydroxyde dans un rapport de 1:3. Effectivement, ils sont connus pour avoir la composition de l’hydroxyde de fer (III) hydraté (FeO(OH)-H2O). Les cristaux appartiennent au système cristallin rectangulaire. 

L’hydroxyde de fer (III) est un solide brun rougeâtre que l’on trouve à l’état naturel sous forme de minerais tels que le minerai de fer en aiguille (α-oxyhydroxyde de fer, goethite), le minerai d’or rouge (β-oxyhydroxyde de fer, akaganite), la lépidocrocite (γ-oxyhydroxyde de fer, lépidocrocite), le minerai de fer brun (limonite, agrégats de minerai de fer en aiguille et de lépidocrocite), ou encore la rouille rouge. Dans les solutions aqueuses alcalines, il peut former des particules colloïdales.

Processus de production de l’hydroxyde de fer

L’hydroxyde de fer (II) est insoluble dans l’eau. Par conséquent, si une solution aqueuse contenant des ions fer (II) est préparée à l’aide d’une substance soluble dans l’eau telle que le sulfate de fer, et que de l’hydroxyde de sodium est utilisé pour fournir des ions hydroxyde, une précipitation se produit, comme le montre la formule suivante :
FeSO4 + 2 NaOH → Fe(OH)2 + Na2SO4

L’hydroxyde de fer précipite lorsque le pH de la solution de sel de fer (III) est ajusté à 6,5-8. Par exemple, le procédé de laboratoire est obtenu en faisant réagir du chlorure ferrique, du nitrate ferrique ou d’autres sels de fer (III) avec de l’hydroxyde de sodium, comme le montre la formule suivante :
FeCl3 + 3 NaOH → Fe(OH)3 + 3 NaCl
Fe(NO3)3 + 3 NaOH → Fe(OH)3 + 3 NaNO3

L’hydroxyde de fer (II) peut également être préparé par oxydation avec du peroxyde d’hydrogène en présence d’acide.
2 Fe(OH)2 + H2O2 → 2 Fe(OH)3

De manière savante, des particules colloïdales d’hydroxyde de fer (III) peuvent également être obtenues en versant une solution aqueuse de chlorure de fer (III) dans de l’eau bouillante. Ces particules, d’une certaine taille, sont en suspension stable dans la solution aqueuse. C’est alors que des phénomènes de tindalisation et de coagulation peuvent être observés.

Utilisations de l’hydroxyde de fer

Les principales utilisations de l’hydroxyde de fer sont les suivantes :

Hydroxyde de Fer (II)

Il est utilisé dans la fabrication d’émaux, de catalyseurs et de verre thermo-absorbant. Il sert également d’agent d’amélioration de la qualité de l’eau et de substance électrochimiquement active dans les anodes des batteries nickel-fer.

Hydroxyde de Fer (III)

En tant que pigment, il est utilisé dans les peintures et les encres, le papier, le caoutchouc et les plastiques. Il sert également d’abrasif pour le verre, les métaux précieux et les diamants. En haute pureté, on le retrouve dans les semi-conducteurs, les bandes magnétiques et comme matière première pour les aimants.

Son utilisation dans les cosmétiques a été approuvée par la FDA et il est également utilisé dans certaines encres de tatouage. Il sert aussi d’adsorbant et de liant de phosphate pour l’élimination du plomb, ainsi que d’agent d’amélioration de la qualité de l’eau.

Qu’est-ce que l’hydroxyde de magnésium ?

L’hydroxyde de magnésium est un composé inorganique dont la formule chimique est Mg(OH)₂.

C’est le principal composant de minéraux tels que la pierre bleue et la brucite qui, comme leur nom l’indique, ont une couleur légèrement bleutée, alors que l’hydroxyde de magnésium vendu comme produit industriel a l’apparence d’une poudre blanche.

Utilisations de l’hydroxyde de magnésium

En 2016, environ 1 million de tonnes d’hydroxyde de magnésium ont été commercialisées dans le monde pour les applications suivantes entre autres :

1. Domaines environnementaux

Les suspensions (boues) de particules d’hydroxyde de magnésium sont utilisées comme agents de désulfuration des gaz de combustion et comme neutralisants des eaux usées acides dans les usines de traitement des déchets et des eaux usées. La demande est la plus forte pour les applications de désulfuration des gaz de combustion et de traitement des eaux usées, représentant environ 60 % de la demande totale.

2. Retardateurs de flamme

L’hydroxyde de magnésium est un retardateur de flamme efficace lorsqu’il est ajouté aux résines plastiques et aux matériaux de construction. Il est utilisé comme retardateur de flamme à faible impact environnemental, bien que son effet retardateur de flamme soit inférieur à celui des retardateurs de flamme à base d’halogène et de phosphore.

3. Secteur alimentaire et pharmaceutique

L’hydroxyde de magnésium est l’un des composés dont l’innocuité pour le corps humain est confirmée. Il est utilisé comme additif alimentaire, ainsi que comme correcteur de pH et stabilisateur de couleur. Il est également utilisé dans le domaine médical comme antiacide et laxatif.

En tant qu’antiacide, l’hydroxyde de magnésium se dissout dans l’environnement acide de l’estomac et libère des ions hydroxyde. Ces ions hydroxyde neutralisent les ions hydrogène de l’acide gastrique (acide chlorhydrique) et exercent ainsi leur effet.

En tant que laxatif, les ions magnésium sont mal absorbés par le tractus intestinal et attirent l’eau des tissus environnants par osmose. Cette augmentation de l’eau permet non seulement de ramollir les selles, mais aussi de les étendre dans l’intestin et de stimuler la motilité intestinale.

Propriétés de l’hydroxyde de magnésium

L’hydroxyde de magnésium a un poids moléculaire de 58,34, une densité de 2,39, des particules de poudre blanche et est pratiquement insoluble dans l’eau. Il est également insoluble dans l’alcool, mais soluble dans les solutions d’acides faibles et les solutions de sels d’ammonium. Les solutions aqueuses sont alcalines et le solide absorbe le dioxyde de carbone en présence d’eau pour former des hydroxycarbonates (MgCo3-Mg(OH)2).

L’hydroxyde de magnésium se décompose de manière endothermique à 330-430°C, libérant des molécules d’eau. Cette réaction endothermique a pour effet de retarder l’inflammation et la combustion des substances. Cette propriété est utilisée comme retardateur de flamme dans les matériaux inflammables (caoutchouc, plastiques, revêtements) où un retardateur de flamme est nécessaire.

Autres informations sur l’hydroxyde de magnésium

Méthodes de production de l’hydroxyde de magnésium

L’hydroxyde de magnésium peut être produit par broyage, précipitation alcaline ou hydratation.

1. Méthode par broyage
La matière première est un minerai naturel appelé bluesite (hydrolite). L’hydroxyde de magnésium peut être facilement obtenu par simple broyage de la bluesite, ce qui réduit les coûts de production. Toutefois, selon la qualité de la matière première, d’autres composés de magnésium tels que la magnésite, la dolomite et le talc peuvent être mélangés, ce qui réduit la pureté. De plus, selon la zone de production, le minerai brut peut contenir de l’amiante.

2. Méthode par précipitation alcaline
Le magnésium est le deuxième cation le plus abondant dans l’eau de mer après le sodium. Par conséquent, le nigari rejeté au cours du processus de fabrication du sel contient de fortes concentrations de chlorure de magnésium. L’ajout d’alcali à une solution aqueuse de chlorure de magnésium, qui a une solubilité élevée dans l’eau, précipite l’hydroxyde de magnésium, qui a une faible solubilité, lequel est séché et broyé pour obtenir le produit.

Dans l’industrie, la chaux éteinte (hydroxyde de calcium) est souvent utilisée comme alcali, et le chlorure de calcium, un sous-produit, est non toxique et peu coûteux à traiter, ce qui lui confère l’avantage de maintenir les coûts de production à un faible niveau. L’eau ammoniacale peut également être utilisée comme alcali, ce qui augmente les coûts de production mais permet d’obtenir de l’hydroxyde de magnésium très pur.

3. Méthode par hydratation
La magnésie (oxyde de magnésium) est produite en faisant réagir la magnésite (carbonate de magnésium) avec de l’eau chaude. Une production à faible coût est possible dans les régions productrices de magnésite telles que la Chine.

Qu’est-ce que l’hydroxyde de lithium ?

Il s’agit d’un hydroxyde de lithium dont la formule chimique est LiOH.

C’est un solide blanc hygroscopique, soluble dans l’eau et dont les solutions aqueuses sont fortement alcalines avec un pH d’environ 12. L’hydroxyde de lithium est disponible dans le commerce sous forme monohydrate ou anhydre.

Utilisations de l’hydroxyde de lithium

L’hydroxyde de lithium a la propriété d’absorber le dioxyde de carbone de l’air. Cette propriété est utilisée comme absorbant de dioxyde de carbone. Plus précisément, des bidons d’hydroxyde de lithium servent à prévenir l’empoisonnement au dioxyde de carbone dans les navettes spatiales où la circulation de l’air est insuffisante.

Il s’agit également de la matière première de presque tous les matériaux actifs de la cathode, de l’électrolyte et de certains matériaux actifs de l’anode que l’on peut retrouver dans les batteries lithium-ion.

Comme dit ci-dessus, le carbonate de lithium a été la principale matière première pour les matériaux actifs des cathodes. Toutefois, l’hydroxyde de lithium est quant à lui essentiel pour la production de matériaux actifs ayant un rapport nickel élevé. Il permet d’obtenir des capacités plus importantes.

La demande a particulièrement augmenté ces dernières années en raison de la croissance de la demande en matière de stockage des énergies renouvelables et des créations de véhicules électriques. Parmi les autres utilisations de cet hydroxyde figurent les solutions de développement photographique et les matières premières pour le stéarate de lithium, une graisse lubrifiante. Cette graisse présente une large gamme de températures d’utilisation, des basses aux hautes températures. Elle offre donc un large éventail d’utilisations en tant que graisse universelle.

Propriétés de l’hydroxyde de lithium

L’hydroxyde de lithium est un solide blanc inodore et sans tache, dont le poids moléculaire est de 23,95. Sa densité est de 1,46 g/cm3 (anhydre) ainsi que de 1,51 g/cm3 (monohydrate). Son point de fusion de 462°C et il est bien soluble dans l’eau. Cependant, il l’est faiblement dans les alcools et pratiquement insoluble dans les solvants organiques courants.

Lorsqu’il est chauffé, il se décompose à 924°C avant d’atteindre son point d’ébullition, produisant des fumées toxiques. En tant que base forte, il réagit violemment avec les acides et corrode l’aluminium et le zinc.

Autres informations sur l’hydroxyde de lithium

Comment l’hydroxyde de lithium est-il produit ?

L’hydroxyde de lithium est produit industriellement soit en ajoutant de la chaux éteinte au carbonate de lithium pour le séparer du carbonate de calcium (2-1), soit par électrolyse du sulfate de lithium ou du chlorure de lithium (2-2). Les deux méthodes utilisent du minerai de lithium ou de la saumure contenant du chlorure de lithium comme matière première.

Les procédés utilisés pour produire de l’hydroxyde de lithium à partir de son minerai sont présentés ci-dessous.

1. Extraction du sulfate de lithium et du carbonate de lithium du minerai
Les minerais de lithium tels que l’amblygonite (2LiF, Al2O3, P2O5), le spodumène (Li2O, Al2O3, 4SiO2), la pétalite (Li2O, Al2O3, 8SiO2) et la lépidolite (K(Li,Al)3(Al,Si,Rb)4O10(F,OH)2) sont grillés, puis broyés. Après cela, de l’acide sulfurique est ajouté et chauffé pour produire une solution de sulfate de lithium.

Du carbonate de sodium et de l’hydroxyde de calcium sont ajoutés à la solution de sulfate de lithium pour y éliminer les impuretés telles que le fer et l’aluminium. La solution réagit avec du carbonate de sodium pour précipiter le lithium sous forme de carbonate de lithium. Ce dernier est ainsi lavé, puis séché pour obtenir du carbonate de lithium.

2. Production d’hydroxyde de sodium par réaction du carbonate de lithium avec de la chaux éteinte
L’hydroxyde de lithium est obtenu en chauffant et en faisant réagir le carbonate de lithium obtenu avec de la chaux éteinte (hydroxyde de calcium). La réaction de chauffage donne lieu à une solution d’hydroxyde de lithium et à la précipitation du carbonate de calcium. Après élimination du carbonate de calcium par filtration, la solution d’hydroxyde de lithium est concentrée et refroidie pour précipiter l’hydroxyde de lithium monohydraté.

3. Électrolyse d’une solution de sulfate de lithium
La solution de sulfate de lithium obtenue au cours du processus de production de carbonate de lithium est utilisée comme matière première. Elle est ensuite purifiée et la pureté de la solution de sulfate de lithium est augmentée, puis la solution est électrolysée dans un électrolyseur.

Dans ce dispositif, la cathode et l’anode sont séparées par une membrane échangeuse de cations qui ne laisse passer que les cations. Les ions lithium sont alors transférés à la cathode lorsque l’électrolyse commence. À la surface de la cathode, l’électrolyse de l’eau se produit et les ions hydroxyde produits réagissent avec ceux de lithium pour former de l’hydroxyde de lithium.