Composé clathrate - Clathrate compound
Un clathrate est une substance chimique constituée d'un réseau qui piège ou contient des molécules. Le mot clathrate est dérivé du latin clathratus ( clatratus ), qui signifie « avec des barres, des treillis ». Traditionnellement, les clathrates sont polymères et enveloppent complètement la molécule invitée, mais dans l'usage moderne, les clathrates incluent également des complexes hôte-invité et des composés d'inclusion . Selon l' IUPAC , les clathrates sont des composés d'inclusion « dans lesquels la molécule invitée est dans une cage formée par la molécule hôte ou par un réseau de molécules hôtes ».
Occurrence et portée
Traditionnellement, les composés clathrate font référence à des hôtes polymères contenant des invités moléculaires. Plus récemment, le terme désigne de nombreux hôtes moléculaires, dont les calixarènes et les cyclodextrines et même certains polymères inorganiques tels que les zéolithes . Le minéral naturel de clathrate de silice , la chibaite, a été décrit au Japon en 2008.
De nombreux clathrates sont dérivés de structures organiques à liaisons hydrogène . Ces cadres sont préparés à partir de molécules qui « s'auto-associent » par de multiples interactions de liaison hydrogène. Les clathrates les plus célèbres sont les clathrates de méthane où la structure à liaison hydrogène est apportée par l'eau et les molécules invitées sont le méthane. De grandes quantités de méthane naturellement gelé sous cette forme existent à la fois dans les formations de pergélisol et sous les fonds marins. D'autres réseaux à liaison hydrogène sont dérivés de l' hydroquinone , de l' urée et de la thiourée . Une molécule hôte très étudiée est le composé de Dianin .
Les composés de Hofmann sont des polymères de coordination de formule Ni(CN) 4 ·Ni(NH 3 ) 2 . Ces matériaux cristallisent avec de petits invités aromatiques (benzène, certains xylènes), et cette sélectivité a été exploitée commercialement pour la séparation de ces hydrocarbures. Les charpentes organiques métalliques (MOF) forment des clathrates.
Des composés en cage photolytiquement sensibles ont été examinés en tant que conteneurs pour la libération d'un médicament ou d'un réactif .
Histoire
Les hydrates de clathrate ont été découverts en 1810 par Humphry Davy . Les clathrates ont été étudiés par P. Pfeiffer en 1927 et en 1930, E. Hertel a défini les « composés moléculaires » comme des substances décomposées en composants individuels suivant la loi d'action de masse à l'état de solution ou de gaz. En 1945, HM Powell a analysé la structure cristalline de ces composés et les a nommés clathrates .
Matériaux connexes
Les composés d'inclusion sont souvent des molécules, tandis que les clathrates sont généralement des polymères . Les composés d' intercalation ne sont pas tridimensionnels, contrairement aux composés clathrate.