Le 26 juin 1886, Henri Moissan réussissait à isoler le fluor, par électrolyse à –50 °C du fluorure d’hydrogène liquide rendu conducteur par l’addition d’une petite quantité de fluorure acide de potassium (KF-HF). Avec ses collaborateurs il en étudia les propriétés. Ce succès et la mise au point du four électrique qui porte son nom lui valurent de se voir attribuer le premier prix Nobel français de chimie en 1906.

Ressource proposée par JF ^*

Les publications d’Henri Moissan au sujet du bore s’étendent sur la décennie 1891-1900. La pureté du bore obtenu grâce au four Moissan, passée de 72 à 95 %, ont permis l’étude et l’usage de ce réducteur puissant de dureté exceptionnelle. Ces travaux ouvraient le champ d’une chimie des hautes températures.

Ressource proposée par JF ^*

Une fiche de mise au point rappelle quels sont les principaux constituants de base d’un béton : la silice (SiO₂) et la calcaire (CaCO₃).

La fabrication d’un béton dans les cimenteries, par les procédés classiques, génère du dioxyde de carbone. Cette source de CO₂ est responsable de 5% de l’effet de serre observé.

L’article montre l’intérêt de l’ajout d’aluminosilicates au mélange réactionnel et de l’activation par de la soude qui permet de diminuer cette formation classique de CO₂.

Les réactions chimiques mises en jeu sont décrites. Un exemple de fabrication est donné.

Une fiche de deux pages résume le sujet. Les huiles sont classées en fonction d’un indice, le degré API qui est relié à la densité des huiles lourdes, extra-lourdes et du bitume naturel.

La production, le transport et le raffinage des huiles lourdes sont évoqués sans oublier les problèmes environnementaux.

Ce triptyque présente de façon ludique l'utilisation de la blouse dans le laboratoire de chimie.

Il expose les règles de bon sens qui doivent présider lors de toute manipulation de chimie pour protéger l'expérimentateur en cas de projections ou de déversements de petites quantités de réactants.

Il s’agit de la sixième conférence du cycle de cours dont le thème général est : Du dioxyde de carbone aux hydrocarbures : un renversement salutaire. Cette conférence dure une heure.

Le passage du CO₂ par photochimie en carburants est exposé ici.

En simplifiant, une première étape concerne l’oxydation de l’eau en oxygène en absorbant un photon, puis l'oxygène formé est mis en présence de CO₂. La transformation qui s’ensuit, en absorbant un deuxième photon, conduit à la synthèse de sucres.

La prise en compte des bandes de valence et de conduction des catalyseurs (oxydes de titane ou de vanadium) et des photosensibilisateurs moléculaires (complexes du rhodium, iridium ou rhénium) permet de comprendre les mécanismes réactionnels correspondants.

Le séminaire qui complète ce cours, animé par Matthias Beller, professeur à l’Université de Rostock en Allemagne, a pour titre « Stockage de l'hydrogène à partir du CO₂ et valorisation du CO₂ : possibilités offertes par les catalyseurs homogènes et hétérogènes ». Il présente les résultats des transformations du CO₂ en CH₃OH puis en alcènes et en polymères vinyliques catalysées par des zéolithes. Les réactions « oxo » sur des alcènes sont également présentées.

Il s’agit de la cinquième conférence du cycle de cours dont le thème général est : Du dioxyde de carbone aux hydrocarbures : un renversement salutaire. Cette conférence dure une heure.

Il s’agit ici d’étudier des réductions du CO₂ par l’hydrogène en CO, CH₃OH et CH₄ et HCO₂H. Elles peuvent être réalisées avec des catalyseurs métalliques. Le cycle « vertueux » du dioxyde de carbone en acide méthanoïque est précisé en détail avec des catalyseurs du rhénium, d’iridium et de fer et avec des ligands type phosphine.

Le séminaire qui complète ce cours, animé par Thibault Cantat, ingénieur chercheur au CEA Saclay, a pour titre « Recycler le CO2, une approche diagonale ». Il illustre diverses réactions de transformation du CO₂ en utilisant des catalyseurs organiques silylés (du type trialkylsilane) :

• avec des alcools en ester méthanoïque avec activation par la guanidine ;
• avec des amines en carbamate ;
• avec des amines secondaires en amines tertiaires.

Il s’agit de la quatrième conférence du cycle de cours dont le thème général est : Du dioxyde de carbone aux hydrocarbures : un renversement salutaire. Cette conférence dure une heure.

Les réductions électrocatalytiques du CO₂ en CO (avec un complexe du rhénium) ou en CH₄ (avec des catalyseurs de Cu(0), sont étudiées et les mécanismes réactionnels correspondants sont indiqués. D’autres transformations sont évoquées telle que la réduction électrocatalytique en CO et H₂ avec des catalyseurs du Co(III).

Le séminaire qui complète ce cours, animé par Marc Robert, professeur à l’Université Paris Diderot, a pour titre « Réduire CO₂ en précurseur de carburant liquide à l'aide de fer : les secrets d'une catalyse exceptionnelle révélés par les outils de l'électrochimie moléculaire ». Il y étudie le passage de CO₂ + H₂O en CO et HO^- avec des catalyseurs au rhénium et au fer(I) !

Il s’agit de la troisième conférence du cycle de cours dont le thème général est : Du dioxyde de carbone aux hydrocarbures : un renversement salutaire. Cette conférence dure une heure.

Il s’agit d’une présentation des réactions « bioinspirées » par les enzymes. Ainsi la transformation CO₂ ‐ HCO₂^- enzymatique peut aussi être réalisée par des catalyseurs du molybdène ou du tungstène. La réduction du CO₂ en CO peut être réalisée avec des catalyseurs du fer et du nickel. De même la transformation du CO₂  en CH₄ est réalisée avec des catalyseurs du molybdène et du fer. Les mécanismes de ces réactions sont indiqués.

Un séminaire animé par Éric Maréchal, directeur de recherche au CEA Grenoble, complète ce cours et a pour titre « Capture du CO₂ par les microalgues chromalvéolées et production de biomolécules dérivées des glycérolipides ».

Il traite des algues qui sont capables de piéger le CO₂ et d’accumuler des huiles !

Il s’agit de la deuxième conférence du cycle de cours dont le thème général est : Du dioxyde de carbone aux hydrocarbures : un renversement salutaire. Cette conférence dure une heure.

L’activation catalytique du CO₂ avec des acides de Lewis est précisée et interprétée par la théorie des orbitales moléculaires. Sont évoqués ensuite les transformations du dioxyde de carbone : en carbonate cyclique et en polycarbonate, en acide formique via l’action de l’hydrogène ou par réduction cathodique ou photosynthèse artificielle.

Un séminaire complète ce cours. Il a pour titre « Le CO₂, véritable matière première pour une chimie verte des polymères » et est animé par Henri Cravail, professeur à l’Université de Bordeaux. Il propose diverses synthèses : par exemple la synthèse de polyuréthanes sans le passage par le phosgène et la transformation d’époxyde en carbonate cyclique, par CO₂ supercritique catalysée par des liquides ioniques. Le mécanisme réactionnel est présenté.