Pour obtenir une réaction précise dans votre entreprise, il est préférable d'utiliser certains types de solvant au détriment d'autres. C'est le cas du type polaire aprotique. Les propriétés de ce produit chimique sont très adulées pour les opérations qu'elle permet de réaliser.
Qu'est-ce que c'est ?
Qu'est-ce qu'un solvant polaire aprotique ? Un solvant polaire aprotique est un composé liquide possédant un moment dipolaire non nul, mais dépourvu d'atomes d'hydrogène acides liés à des hétéroatomes comme l'azote, l'oxygène ou le soufre. Ces solvants ont la particularité d'être accepteurs de liaisons hydrogène grâce à la présence d'hétéroatomes, mais ne peuvent pas être donneurs en raison de l'absence d'hydrogène acide.
Ce produit consiste en une substance généralement liquide qui a la capacité de dissoudre d'autres produits. Les molécules de cette substance exercent souvent leurs pouvoirs en produisant une interaction avec les molécules de soluté en les entourant. Il s'agit de la solvatation. L'eau est le représentant universel de ce type de substance, à cause du grand nombre d'éléments sur lesquels elle a une action. Lorsqu'elle est durable dans le temps, un tel produit est totalement inoffensif pour le milieu naturel.
Une substance polaire est constituée de molécules dans lesquelles le partage du nuage électrique n'est pas symétrique. Ainsi, la molécule a un pôle positif et un pôle négatif qui sont séparés par une certaine distance. Il y a la présence permanente d'un dipôle. Les molécules de cette substance comportent donc des liaisons polarisées, comprennent des atomes portant des charges partiellement positives ou négatives. Elles possèdent aussi un moment dipolaire qui n'est pas nul et ont la capacité d'établir entre elles des liaisons entre dipôles permanents. Le solvant polaire classique est l'eau. Les alcools ayant une masse moléculaire assez faible sont aussi classés dans cette catégorie.
Les produits aprotiques polaires sont des substances polaires qui ne détiennent pas de liaisons OH ou NH. Ce type de substance ne donne et n'accepte pas des protons. Le DMSO, l'acétone, l'acétonitrile et le THF sont des substances qui appartiennent à cette catégorie.
Pourquoi utiliser ce produit ?
Le DMSO et les autres substances de ce type sont généralement utilisés pour permettre la dissolution des solutés ioniques et des solutés qui sont entièrement composés de molécules polaires.
De fait, les molécules polaires sont plus solubles, car une interaction réellement attractive se produit entre :
- le pôle positif des molécules de la substance qui permet de dissoudre et les anions
- le pôle négatif des molécules et les cations.
Pour les substances dotées de molécules polaires, des liaisons entre dipôles permanents se produisent et correspondent à une interaction entre : le pôle négatif des molécules de la substance qui dissout et le pôle positif des molécules de soluté et vice-versa.
Pourquoi les solvants polaires aprotiques sont-ils souvent utilisés dans les industries chimiques ?
Les solvants polaires aprotiques présentent plusieurs avantages qui les rendent particulièrement utiles dans certaines applications :- Dissolution efficace : Ils sont excellents pour dissoudre les solutés ioniques et les molécules polaires, , ce qui les rend très utiles dans de nombreux processus chimiques
- Réactivité des anions : Ces solvants ne produisent ni n'interagissent avec les protons, ce qui permet un meilleur contrôle des réactions chimiques L'anion n'étant pas solvaté en solution, il devient très réactif, ce qui est avantageux pour certaines réactions chimiques.
- Solvatation sélective : Ils solvatent efficacement les cations tout en laissant les anions libres, ce qui influence la réactivité des composés ioniques.
- Interactions spécifiques : Ils peuvent former des liaisons hydrogène avec des composés acides, ce qui les rend utiles pour certaines réactions spécifiques
- Réactions de substitution : Ces solvants sont particulièrement adaptés pour réaliser des substitutions nucléophiles dans des conditions douces.
- Absence de liaison hydrogène : Ne pouvant pas former de liaisons hydrogène (sauf avec des composés acides), ils offrent un environnement unique pour certaines réactions.
- Constante diélectrique élevée : Leur polarité marquée les rend utiles pour de nombreuses applications en chimie organique.
- Versatilité : Ils peuvent être utilisés dans une variété de processus chimiques, notamment pour la dissolution, la dilution ou le mélange d'autres substances organiques. Les solvants polaires aprotiques sont utilisés dans divers domaines, notamment la production de médicaments, de plastiques et d'autres matériaux.
- Milieu réactionnel : Ils servent principalement de milieu réactionnel et favorisent les réactions où les ions jouent un rôle important.
- Propriétés physico-chimiques avantageuses : Beaucoup de ces solvants, comme l'acétone, sont miscibles avec l'eau et solubilisent rapidement des espèces organiques, ce qui les rend polyvalents dans différents processus industriels
En choisissant un solvant polaire aprotique, on peut donc contrôler finement la réactivité des espèces en solution et optimiser certaines réactions chimiques spécifiques.
Propriétés de la substance
À cause de la présence des atomes hétérogènes, ces dissolvants sont des composés qui acceptent les liaisons d'hydrogène, mais le fait que l'hydrogène acide ne leur permet pas d'être donneurs. Ils arrivent seulement à former des liaisons hydrogène avec des composés acides. Cela a pour conséquence d'influencer leur solvatation de corps ioniques, ce qui les transforme donc en composés de cations. L'anion n'est pas solvaté en solution ce qui le rend beaucoup trop réactif lorsqu'il est en contact avec les atomes hétérogènes. Propriétés principales :
- Moment dipolaire non nul
- Absence de liaisons NH ou OH
- Capacité à former des liaisons hydrogène uniquement avec des composés acides
- Forte influence sur la solvatation de composés ioniques
- Excellent solvant pour les cations, laissant les anions non solvatés et très réactifs en solution
Exemples courants
Parmi les solvants polaires aprotiques les plus utilisés, on trouve :
- Cétones : acétone, butanone
- Sulfoxydes : diméthylsulfoxyde (DMSO)
- Nitriles : acétonitrile
- Amides N,N disubstitués : DMF (diméthylformamide)
- Esters : acétate d'éthyle
- Amines tertiaires : triéthylamine
- Hétérocycles azotés : pyridine