PARTIE 2 : A quoi servent-ils ?
Les plus curieux qui ont été voir les quelques liens que j'ai indiqué ont déjà une petite idée.
Ces métaux ont des applications en lien direct avec leurs propriétés physiques : alliages résistants à la corrosion, alliages de très haute dureté, alliages autolubrifiants, alliages résistants aux hautes températures …
Par exemple, une pièce mécanique de satellite doit résister à l'exposition à des températures extrêmes, elle ne doit pas être sujette à des phénomènes de dilatation thermique trop importants, et il n'y aura personne pour aller la graisser régulièrement. Coup de bol, les platinoïdes (entre autres) sont là pour ça.
De même, certains d'entre eux entrent dans la fabrication des composants électroniques.
En gros, si vous avez un téléphone portable et une montre mécanique (un peu « haut de gamme » quand même), vous êtes farci de platinoïdes.
Sans les platinoïdes, notre technologie de pointe serait cuite.
Qui l'eu cru ?
Avant de passer en revue les platinoïdes et leurs cousins un par un, il y a un point sur lequel je voudrais insister : on nous parle sans cesse des pots catalytiques farcis de platine, rhodium, palladium …
On nous en parle tellement que je finirai par croire que la catalyse est une connaissance de base de la culture générale du commun des mortels.
Erreur. Il m'a quand même fallu bac+5 en chimie pour commencer à avoir une vision un peu globale du phénomène. Il suffit d'ailleurs de regarder les pages de Wikipédia pour comprendre que leurs rédacteurs n'y ont manifestement pas compris grand chose (
http://fr.wikipedia.org/wiki/Catalyseur et
http://fr.wikipedia.org/wiki/Catalyse) ; ils passent des définitions les plus simpliste aux concepts les plus ardus en passant par des exemples que je qualifierais généreusement de pitoyables avec une aisance qui me laisse pantois.
Je sais bien que la critique est facile, mais que l'art est difficile. Je vais donc tenter d'expliquer simplement ce qu'est un catalyseur afin de vous faire toucher du doigt son importance industrielle.
Je respire un grand coup, et je me lance.
La seule partie que je trouve compréhensible pour le non chimiste dans l'article de Wikipédia est la suivante :
La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique dans le but de modifier sa vitesse de réaction. Le catalyseur, qui est en général en quantité beaucoup plus faible que les réactifs, n'est pas consommé et est retrouvé inchangé à la fin de la réaction. S'il est séparable facilement du milieu réactionnel, il pourra être recyclé dans une nouvelle synthèse.
Elle nous servira de base de départ. En résumé, ça veut dire qu'une pincée de poudre de perlimpimpin (le catalyseur) ajoutée à un mélange de différents produits chimiques, qui s'ignorent jusque là de façon hautaine et méprisante, va provoquer soudainement leur rencontre et la réaction qui s'en suit.
Exemple 1 : dans un réacteur (c'est comme ça qu'on appelle nos casseroles) je mets un mélange d'éthanol (c'est comme ça qu'on appelle l'alcool) et d'acide acétique (c'est comme ça qu'on appelle le vinaigre), puis je chauffe. En théorie, ces deux réactifs vont réagir pour donner de l'acétate d'éthyle (c'est comme ça qu'on appelle … l'acétate d'éthyle … désolé !).
Le hic, c'est qu'il faut environ une centaine d'années pour que la réaction arrive à son terme. Inutile de vous dire que les investisseurs (et les Tradosaures en short) s'impatientent.
Mais, si j'ajoute quelques gouttes d'un acide minéral (genre acide sulfurique), la réaction arrive à son terme en quelques heures, et en plus, je récupère mon acide minéral inchangé, comme si il ne lui était rien arrivé (alors qu'il a bel et bien bossé). C'était lui le catalyseur.
Exemple 2 : j'ai un éther benzylique (cherchez pas ce que c'est, on s'en fout. Pour info, l'éther du pharmacien c'est de l'éther éthylique). Ce composé présente la particularité d'avoir une liaison entre une atome de carbone et un atome d'oxygène. Liaison que j'aimerai bien couper. Ça se fait usuellement avec de l'hydrogène. Mais si je mets juste mon éther en présence d'hydrogène, il ne va rien se passer de notable. Par contre, si je rajoute au mélange une pincée de palladium (tiens ! tiens !), en quelques heures, ce sera fait.
Exemple 3 : j'ai de la benzophénone, c'est une cétone (cherchez pas ce que c'est, on s'en fout. Pour info, l'acétone avec laquelle vous ôtez votre vernis à ongles est la plus simple représentante de la famille des cétones). Je veux la transformer en benzydrol. C'est facile, il me suffit de l'hydrogéner (comme dans l'exemple 2).
Comment faire ? C'est simple, je la dissout dans de l'alcool, je mets mon palladium en poudre, j'envoie un petit coup d'hydrogène, je vais mater un épisode des « experts » à la télé, je coupe l'hydrogène, je filtre pour récupérer mon palladium, je distille mon alcool pour le récupérer et ce qu'il reste, c'est mon benzydrol.
Moralité : j'ai le produit que je voulais, il est propre, je n'ai consommé que l'hydrogène dont j'avais besoin, l'alcool et le palladium que j'ai récupéré son déjà prêts à recommencer.
J'aurai pu faire la même chose par une autre voie (non catalytique) : j'aurai utilisé du borohydrure de sodium comme source d'hydrogène (beaucoup beaucoup plus cher) que j'aurai du neutraliser en fin de réaction avec un peu de solution aqueuse d'acide chlorhydrique.
Moralité : il me faut une étape de purification supplémentaire pour avoir du benzydrol propre, mon alcool s'est retrouvé transformé en mélange d'alcool, de chlorure de sodium, d'eau, d'acide chlorhydrique, d'acide borique. En bon français : un déchet chimique à éliminer (ou à recycler puisque c'est à la mode).
Conclusion : chaque fois que dans une synthèse vous pouvez remplacer une étape quelconque par une étape catalytique, vous gagnez du temps et de l'argent. Surtout qu'en plus, il y a des réactions que l'on ne sait pas faire autrement que par voie catalytique.
Les plus grands produits industriels de la chimie lourde sont issus de procédés catalytiques : le réformage du pétrole, la production d'ammoniac, la fabrication de la plupart des matières plastiques … sont des procédés catalytiques.
Bien entendu, les catalyseurs sont très variés, du fer, du nickel, des argiles …. Mais aussi nos amis les platinoïdes avec en tête le palladium, le ruthénium et le rhodium.
Un dernier exemple et je vous lâche avec la chimie. Les molécules peuvent se présenter sous deux formes symétrique (comme les deux mains ou les deux pieds). Les acides aminés (les briques du vivant) sont également sujets à ce phénomène. En conséquence, la matière dont nous sommes constitués est profondément asymétrique. Nos médicaments doivent être conçus en tenant compte de ce facteur : il faut qu'ils présente la bonne configuration pour être efficaces. Par exemple, certains médicaments existent sous les deux formes symétriques une est active, l'autre inactive (par ex : le lévamisole), une va être active, l'autre va être toxique pour le fœtus ( la thalidomide, de triste mémoire), une va être antitussive, l'autre narcotique (lévorphanol / dextrorphan).
Où veux-je en venir ? Sachez que le naproxène (un anti inflammatoire bien connu) existe sous ces deux formes (une active, l'autre beaucoup moins). Il existe un procédé de fabrication très simple, il consiste à hydrogéner son précurseur.
Si je procède à l'hydrogénation en présence de palladium tout simple, j'obtiens un mélange 50/50 des deux isomères (c'est comme ça que ça s'appelle) et je vais le vendre tel quel. Pour avoir une pilule de 1 gramme de principe actif, il m'aura donc fallu partir de deux grammes (puisque la moitié du produit obtenu est inactive). C'est dommage.
Et c'est là qu'interviennent les catalyseurs asymétriques modernes : il sont capable d'orienter le cours de la réaction vers l'isomère que j'aurai choisi : j'obtiens donc un rendement de 100 % de produit actif, j'ai doublé ma production en partant de la même quantité de produit de départ.
Elle est pas belle la vie ?
Voilà, c'est fini pour la chimie.
Sachez enfin que le développement de ces catalyseurs mobilise des équipes entières de chercheurs et que les formules de ces petites merveilles sont dument brevetées par ceux qui les mettent au point. Un bon catalyseur, c'est un vrai jack-pot.
C'est un vrai business.
La communauté scientifique ne s'y est d'ailleurs pas trompée, les prix Nobel de 1909, 1912, 1918, 1963, 1972, 1975, 1989, 2001, et 2005 sont directement liés à la catalyse (pour info, les enzymes sont des catalyseurs biologiques) (
http://fr.wikipedia.org/wiki/Prix_Nobel_de_chimie).
On comprend mieux maintenant pourquoi les platinoïdes sont des produits « sensibles », ils sont essentiels à notre industrie chimique, et donc, à notre mode de vie tout simplement.
On comprend aussi mieux pourquoi le rhodium peut taper les 10 000 $ l'once sans frémir.
Un tout dernier exemple :
- Toc toc toc !
- Uuiiiiiiiii (bruit de porte qui s'ouvre)
- Jessica : Kévin, quelle bonne surprise !
- Kévin : Jessica, je t'aime !
- Jessica : Oh, mon Kévin !
- Kévin : Je t'ai apporté un bijoux pour notre anniversaire
- Jessica (qui ruine sa culotte) : Kévin, tu est merveilleux, montre le moi !
- Kévin : C'est une bague en rhodium.
- Jessica : ???
- Kévin : C'est du rhodium, c'est très précieux et inaltérable, comme notre amour
- Jessica : Non mais tu te fous de ma gueule ou quoi ? C'est même pas de l'imitation plaqué or. Paméla me l'avait bien dit de pas me caser avec un ringard fauché comme toi. Casse toi pauvre con !
- Vlam ! (bruit de porte qui claque)
- Uuiiiiiiiii (bruit de porte qui s'ouvre)
- Jessica : Et en plus, t'as une petite bite, t'aura qu'à y mettre ta bague de merde!
- Re-Vlam !
Drame de l'incommunicabilité …..
Au prochain épisode : on se les fait un par un.
A suivre.
Fred92
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