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Les zéolites sont des matériaux poreux capables de retenir des molécules piégées au sein de la structure. La forme des pores va dépendre du type de polyèdres utilisés pour construire le réseau. Voici par exemple les édifices que tu peux facilement réaliser en utilisant des octaèdres tronqués et des prismes droits:
Comme tu le vois, il s'agit d'un véritable jeu de Lego. Si tu associes les octaèdres tronqués par leurs faces hexagonales, tu fais une structure non poreuse, puisque ce polyèdre est l'un des 5 solides capable de paver l'espace de manière à ne laisser aucun interstice. Si en revanche, tu les associent par les faces carrés, tu obtiens le réseau de la sodalite Na8[Al6Si6O24]Cl2 et de la lazurite Na8[Al6Si6O24](S2), responsable de la couleur bleu vif du lapis-lazuli (bleu outremer). Tous ces ions Cl-, SO42- et S22-, sont piégés à l'intérieur de la petite cavité centrale générée par l'empilement des octaèdres tronqués. Si tu sépares les octaèdres tronqués par des cubes, tu obtiens un autre réseau: celui de la zéolite A. La cavité interne ayant été notablement agrandie, tu peux maintenant y faire pénétrer de véritables molécules. Prends par exemple l'essence. C'est un mélange complexe d'alcanes CnH2n+2, plus ou moins ramifiés. Pour comparer les perfomances de plusieurs carburants, les fabricants utilisent un nombre, appelé indice d'octane, qui augmente avec la quantité d'alcanes ramifiés présents dans l'essence. Le problème est donc dans un mélange donné de pouvoir retirer tous les isomères linéaires afin de ne conserver que les isomères ramifiés. Comment faire? Eh bien avant 1950 il fallait jpouer sur les points d'ébullition des différents isomères pour séparer les alcanes linéaires des alcanes ramifiés. Depuis 1950, avec l'aide des zéolithes, la chose devient très facile:
Dessin: P. Ball, Designing the molecular world, Princeton Univeristy Press (1994) Comme tu peux le voir sur le dessin, seuls les alcanes linéaires sont capables de se faufiler à l'intérieur des pores d'une zéolite, laissant derrière eux les molécules ramifiées qui sont trop grosses pour pouvoir passer dans un trou aussi fin. Hop la, le tour est joué. Les hydrocarbures linéaires à l'intérieur des cavités voient un milieu extrêmement acide qui va littéralement les couper en morceaux plus petits (craquage) et pourront donc être retirés par simple chauffage. Les gros balourds restent par contre intacts car il ne sont pas soumis aux conditions acides très dures qui existent à l'intérieur d'une zéolite. Résultat des courses, la quantité d'isomères linéaires chute considérablement entraînant une forte augmentation de l'indice d'octane de l'essence pour un coup énergétique extrêmement modeste. Une autre possibilité consiste à utiliser des prismes droits à base hexagonale pour faire des cavités encore plus grandes, telles que celles que l'on trouve dans les faujasites (minéraux naturels) ou les produits de synthèse (zéolites Y). On a pu ainsi mettre dans ces cavités des molécules aussi grosses que des phtalocyanines.
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