Mesure pionnière de l'acidité des liquides ioniques par spectroscopie Raman

Des chercheurs de l'Université de Liège ont déterminé pour la première fois l'acidité des liquides ioniques en utilisant la spectroscopie Raman, grâce aux fonctions d’acidité d’Hammett. Cette avancée promet de révolutionner notre compréhension et notre utilisation de ces solvants organiques, dans lesquels des acides dissous peuvent être remarquablement plus acides que dans l'eau, avec une acidité pouvant être jusqu'à 100 millions de fois supérieure.

Les liquides ioniques, composés de sels organiques et liquides à température ambiante, présentent une solvatation du proton plus faible, ce qui rend ces protons plus actifs et donc plus acides. La mesure conventionnelle du pH étant impossible dans ces solvants, les fonctions d’acidité d’Hammett, basées sur la protonation de bases faibles en solutions acides, sont utilisées. Cependant, la méthode traditionnelle par spectroscopie UV-Visible présente des limitations, notamment la nécessité de milieux optiquement transparents et l'usage d'indicateurs colorés qui peuvent interagir avec les liquides ioniques, faussant ainsi les mesures.

L'article présente une méthode innovante utilisant la spectroscopie Raman pour mesurer les fonctions d'acidité d’Hammett dans trois liquides ioniques aprotiques basés sur le cation 1-n-alkyle-3-methylimidazolium couplé à l’anion bistriflimide. "Contrairement à la spectroscopie UV-Visible, la spectroscopie Raman n'exige pas de milieux parfaitement transparents ni d'indicateurs colorés, éliminant ainsi les sources potentielles d'erreur, explique Aurélie Rensonnet, chercheuse au sein de l'unité de recherches MolSys de l'Université de Liège. Les mesures que nous avons obtenues par spectroscopie Raman ont confirmé la possibilité de déterminer les fonctions d’acidité dans les liquides ioniques étudiés. Ces résultats fournissent une meilleure compréhension des réactions chimiques sensibles à l’acidité dans ces milieux complexes et ouvrent de nouvelles perspectives pour la caractérisation in situ de processus chimiques sensibles au pH."

Cette étude pionnière permet d'estimer expérimentalement l'énergie nécessaire au transfert des protons de l'eau vers les liquides ioniques. Ces résultats peuvent être comparés aux développements en chimie computationnelle effectués par d'autres équipes de recherche, offrant ainsi un outil précieux pour modéliser ces milieux complexes.

"Les applications potentielles sont nombreuses et variées, reprend Cédric Malherbe, chercheur à l'ULiège et co-auteur de la publication. Comprendre la super-acidité des liquides ioniques est crucial pour leur utilisation dans des processus catalysés par des acides, comme électrolytes stables dans les batteries ou pour la dépolymérisation de déchets lignocellulosiques issus de la biomasse, en vue de leur valorisation."

En ouvrant la voie à de nouvelles méthodes de mesure de l’acidité dans les liquides ioniques, cette étude marque une avancée significative dans le domaine de la chimie des solvants ioniques. Les perspectives de recherche et les applications industrielles prometteuses renforcent l'importance de cette innovation pour les années à venir.

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