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Posté par Isabelle le Mercredi 22/11/2017 à 12:00
Transformer le diazote en molécules azotées: vers des méthodes plus vertes
L'atome d'azote est un des constituants des acides aminés, son assimilation par les êtres vivants est donc primordiale. La réserve essentielle de cet élément est l'atmosphère terrestre, puisque sa forme élémentaire, le diazote (N2), en représente 80%. Le problème: N2 est une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les...) très inerte (Inerte est l'état de faire peu ou rien.), il est très difficile de la faire réagir avec d'autres éléments.

Depuis près d'un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois...), le procédé industriel Haber-Bosch permet d'effectuer chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) la conversion de millions de tonnes de N2 en ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des nitrures d'hydrogène). C'est une molécule pyramidale à base trigonale : l'atome d'azote (N) est au...) (NH3), qui permet entre autres de synthétiser les fertilisants azotés indispensables à l'agriculture intensive (L'agriculture intensive est un système de production agricole caractérisé par l'usage important d'intrants, et cherchant à maximiser la production par...). Mais ce procédé est gourmand en énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) (hautes températures et pressions) et ressources fossiles (dihydrogène (H2), mais aussi responsable d'émissions importantes de CO2.

Pour transformer N2, les scientifiques cherchent donc des méthodes plus douces, moins énergivores et plus respectueuses de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...). Récemment, l'utilisation de complexes moléculaires pour activer cette molécule s'est montrée prometteuse. Des chercheurs du Laboratoire de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec...) de coordination (CNRS) sont parvenus à créer des liaisons entre un des atomes d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant...) de N2 et un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple...) de bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.) ou de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.), à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) ambiante et sous pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.), c'est-à-dire sans apport énergétique important. Pour cela, ils ont utilisé une méthode inédite basée sur l'action coopérative d'un complexe métallique et d'une molécule spécifiquement synthétisée contenant un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...) de bore, inspirée par la chimie récente des "Paires de Lewis Frustrées"(*). Ce travail ouvre de nouvelles perspectives quant à la transformation de cette molécule N2 abondante, mais particulièrement difficile à rendre assimilable par des organismes vivants.

Ces résultats sont publiés dans la revue Angewandte Chemie.


Note:
(*) Les paires de Lewis frustrées sont des combinaisons de molécules non-métallique, l'une riche en électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) et l'autre pauvre, qui peuvent activer de nombreuses petites molécules, soit en induisant une hétérolyse, soit par coordination.


Référence publication:
Antoine Simonneau, Raphaël Turrel, Laure Vendier & Michel Etienne
Group 6 Transition-Metal/Boron Frustrated Lewis Pair Templates Activate N2 and Allow its Facile Borylation and Silylation
Angew. Chem. 29 Août 2017
DOI: 10.1002/anie.201706226

Contact chercheur:
Antoine Simonneau, Laboratoire de chimie de coordination ? Toulouse

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Source: CNRS-INC
 
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