Tamis moléculaire

Un tamis moléculaire est un minéral à base de silice ayant une structure cristalline tridimensionnelle présentant des cavités et des canaux dont les surfaces peuvent adsorber les petites molécules[1]. C'est un solide poreux qui a la propriété d'agir comme un tamis à l'échelle moléculaire. Il s'agit d'une classe d'adsorbant qui a la capacité de retenir certaines molécules à l'intérieur de ses pores. Dans l'idéal, il possède des pores de petite taille distribués de manière homogène. Il a de ce fait une grande surface spécifique.

UtilisationsModifier

Les tamis moléculaires sont souvent utilisés pour filtrer des gaz et des liquides ; un bon exemple est l'élimination de l'eau dans un solvant organique ou dans l'air, les micropores du tamis moléculaire réabsorbant l'eau jusqu'à des concentrations très faibles.

ExemplesModifier

Les exemples typiques sont les aluminosilicates, les charbon microporeux, les verres poreux et les zéolithes.

Les zéolithes sont un exemple de tamis moléculaire d'origine naturelle ; mais il existe également de nombreuses zéolithes synthétiques pouvant s'appliquer à diverses tailles de molécules.

Plusieurs tamis moléculaires de la famille des zéolithes peuvent être régénérés par la chaleur un nombre quasi illimité de fois.

Capacités d'adsorptionModifier

Le tableau suivant présente quelques familles de tamis moléculaires selon leur capacité d'absorption[2],[3].

Taille des pores Molécules adsorbées Molécules non adsorbées Séchage des
3A 3 Å (0,3 nm) NH3 et H2O C2H6 Liquides polaires
4A 4 Å (0,4 nm) H2O, CO2, SO2, H2S, C2H4, C2H6, C3H6 et EtOH C3H8 et les chaînes carbonées plus longues Liquides apolaires et gaz
5A 5 Å (0,5 nm) Les chaînes carbonées normales (linéaires) de type n-C4H10, alcools de type C4H9OH et thiols de type C4H9SH Les isomères et les composés cycliques plus grands que C4
10X 8 Å (0,8 nm) Les chaînes carbonées ramifiées et les cycles aromatiques Gaz
13X 10 Å (1 nm) Di-n-butylamine Tri-n-butylamine HMPA

HistoireModifier

La découverte du tamis moléculaire remonte à 1756 lorsque le terme zéolithe fut utilisé pour la première fois, pour décrire un solide dont la partie d'eau pouvait être retirée par chauffage. Le terme tamis moléculaire tient son origine de J.W. McBain.

Voir aussiModifier

Notes et référencesModifier

  1. ISO 29464:2017(fr) Épuration de l'air et autres gaz — Terminologie
  2. Fieser and Fieser, Reagents for Organic Synthesis, Vol. 1, Wiley, New York, 1967, p. 703
  3. Breck, D.W. J. Chem. Ed., 41, 678 (1964)