Analyse des propriétés de sorption de la silice vis-à-vis des bases et des espèces cationiques par les méthodes diélectriques et électrochimiques

Study of the sorption properties of silica towards bases and cationic species by using dielectric and electrochemical methods

• Auteur / Autrice : Christelle Despas
• Direction : Jacques Bessière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et électrochimie analytiques
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synthèse (chimie)

Silice

Électrodes de carbone

Mesure

Diélectriques

Gel de silice

Ions métalliques

Bases (chimie)

Résumé

L'étude du comportement des silices synthétiques vis-à-vis des bases et des ions cuivriques a été réalisée dans le but de mieux connaître les interactions ayant lieu à l'interface solide-solution. Deux types de silices ont été considérées, un gel de silice à grande aire spécifique et une silice dite de Stôber qui se caractérise par une microporosité. Deux méthodes ont été principalement mises en oeuvre pour permettre l'analyse des phénomènes dans des conditions in situ et non destructives : la diélectricité et l'électrochimie aux électrodes à pâte de carbone modifiées par la silice. TI a été montré pour la première fois que la mesure des pertes diélectriques sur la silice décantée dans une solution basique rend directement compte de la quantité de groupements silanol ionisés. De même, il a été démontré que l'évolution du taux d'ionisation est peu liée à la force de la base mais est fortement dépendante du degré de dissociation des groupements silanol conformément au modèle de Sonnefeld. La spectroscopie Raman confirme la présence de groupements silanol de réactivité différente. Les billes de Stüber se comportent tout à fait différemment. En effet, en faisant réagir des bases moléculaires de différentes tailles, la propriété de tamis moléculaire a été mise en évidence pour la première fois. L'ouverture des pores de ce matériau a été estimée à 0,3 nm. Ses groupements silanol, majoritairement situés à l'intérieur de sa structure, sont chimiquement réactifs et se comportent comme des groupements de surface lorsque le réactif est suffisamment petit que pour entrer librement dans la structure. L'application de la diélectricité pour suivre la fixation du cuivre(ll) en milieu ammoniacal démontre sans ambiguïté le caractère covalent de la liaison SiO-Cu. L'insertion de la silice dans une électrode à pâte de carbone a permis d'étudier les processus d'adsorption-désorption du cuivre sur ce matériau en milieu ammoniacal. Elle démontre une sélectivité très marquée de la silice pour les ions cuivriques. Cette propriété a d'ailleurs été exploitée pour la mise au point d'un capteur ampérométrique du cuivre(ll) sur base du schéma «accumulation en milieu ammoniacal - détection voltampérométrique en milieu acide ». La limite de détection obtenue pour un temps d'accumulation de 2 minutes a été estimée à 10-8 mol l-1.