Sels fondus et Liquides Ioniques

Le chauffage d’un sel à son point de fusion produit un sel fondu. Si on chauffait un échantillon de NaCl solide à son point de fusion de 801 ° C, par exemple, il fondrait pour donner un liquide stable qui conduit l’électricité. Les caractéristiques des sels fondus autres que la conductivité électrique sont leur capacité thermique élevée, leur capacité à atteindre des températures très élevées (plus de 700 ° C) en tant que liquide et leur utilité en tant que solvants en raison de leur toxicité relativement faible.

Les sels fondus ont de nombreuses utilisations dans l’industrie et le laboratoire. Par exemple, dans les tours d’énergie solaire du désert de Californie, les miroirs recueillent et concentrent la lumière du soleil pour faire fondre un mélange de nitrite de sodium et de nitrate de sodium. La chaleur stockée dans le sel fondu est utilisée pour produire de la vapeur qui entraîne une turbine à vapeur et un générateur, produisant ainsi de l’électricité à partir du soleil pour le sud de la Californie.

En raison de leur faible toxicité et de leur rendement thermique élevé, les sels fondus ont également été utilisés dans les réacteurs nucléaires pour permettre un fonctionnement à des températures supérieures à 750 ° C. Un prototype de réacteur testé dans les années 1950 utilisait un combustible et un liquide de refroidissement composés de sels de fluorure fondus, notamment du NaF, du ZrF4 et de l’UF4. Les sels fondus sont également utiles dans les procédés catalytiques tels que la gazéification du charbon, dans lesquels le carbone et l’eau réagissent à des températures élevées pour former du CO et de l’H2.

Les sels fondus sont de bons conducteurs électriques, ont une capacité thermique élevée, peuvent maintenir une température élevée sous forme liquide et sont relativement non toxiques.

Bien que les sels fondus se soient révélés très utiles, plus récemment, les chimistes ont étudié les caractéristiques des liquides ioniques, des substances ioniques liquides à température et pression ambiantes. Ces substances sont constituées de petits anions symétriques, tels que PF6− et BF4−, combinés à des cations organiques asymétriques plus grands qui empêchent la formation d’une structure hautement organisée, entraînant un point de fusion bas. En variant le cation et l’anion, les chimistes peuvent adapter le liquide à des besoins spécifiques, tels que l’utilisation d’un solvant dans une réaction donnée ou l’extraction de molécules spécifiques d’une solution. Par exemple, un liquide ionique constitué d’un cation volumineux et d’anions qui lient des contaminants métalliques tels que les ions mercure et cadmium peut éliminer ces métaux toxiques de l’environnement. Une approche similaire a été appliquée pour éliminer l’uranium et l’américium de l’eau contaminée par des déchets nucléaires.

Les liquides ioniques sont constitués de petits anions symétriques combinés à des cations asymétriques plus grands, qui produisent une substance hautement polaire qui est un liquide à température et pression ambiantes.

L’intérêt initial pour les liquides ioniques était centré sur leur utilisation comme alternative à basse température aux sels fondus dans les batteries de missiles, d’ogives nucléaires et de sondes spatiales. D’autres recherches ont révélé que les liquides ioniques avaient d’autres propriétés utiles — par exemple, certains pouvaient dissoudre le caoutchouc noir des pneus jetés, ce qui permettait de le récupérer pour le recycler. D’autres pourraient être utilisés pour produire des composés organiques commercialement importants à haute masse moléculaire, tels que la mousse de polystyrène et le plexiglas, à des taux 10 fois plus rapides que les méthodes traditionnelles.