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Pourquoi
avoir sélectionné la catalyse parmi les thèmes des conférences
de l'an 2000 ? C'est parce que les réactions catalytiques
jouent un rôle important dans notre vie. La plupart des réactions
biologiques qui forment le corps humain sont des réactions
catalytiques. La catalyse joue un rôle également déterminant
dans des processus industriels majeurs comme la synthèse de
l'ammoniac, le raffinage du pétrole ou la réduction des oxydes
d'azote dans les pots catalytiques. Un catalyseur est un composé
qui rend possible une réaction chimique mais qui sort indemne
de la transformation ; il n'est pas lui même modifié. Un catalyseur
peut agir sur un acte élémentaire ou sur le bilan d'une réaction
complexe ; enfin il peut orienter vers une réaction plutôt
qu'une autre.
La
catalyse concerne tous les domaines de la chimie :
La catalyse acido-basique concerne le domaine de la chimie
organique. L'intervention d'un acide ou d'une base permet
d'éviter que la rupture d'une liaison se fasse sans être partiellement
compensée par la formation d'une autre liaison. Sans catalyseur,
ce ne serait pas le cas et il faudrait dépenser de l'énergie
avant d'en regagner, d'où un " problème de trésorerie ". Les
catalyseurs dans le domaine de la biochimie sont les enzymes
qui doivent épouser une forme complémentaire du substrat pour
s'adapter à lui, puis présenter un site actif où la réactivité
est modifiée. La catalyse homogène est le domaine de la chimie
organométallique ; elle concerne un centre métallique dont
l'environnement électronique et géométrique est bien défini,
ce qui permet de bien contrôler la réaction. La catalyse hétérogène
concerne la science des surfaces et des interfaces. Les sites
actifs sont moins bien caractérisés et dans le cas des surfaces
de métal ; le solide apparaît comme un réservoir d'électrons
pouvant faire des échanges avec les espèces adsorbées. Les
surfaces les plus efficaces sont souvent rugueuses et les
sites les plus réactifs peuvent apparaître comme des défauts
de surface peu abondants. Du point de vue industriel, ces
catalyseurs sont les plus employés car ils présentent de nombreux
sites actifs qui sont utilisés de nombreuses fois de façon
consécutive. Pour bien connaître les réactions de surface,
il est nécessaire de comprendre ce qui se passe sur les surfaces
parfaites. Toute la science des surfaces fait évidemment faire
des progrès vers la connaissance de la catalyse. Comprendre
un processus catalytique, c'est aller au delà d'un simple
bilan, cela nécessite de décrire les étapes du voyage partant
des réactifs et allant vers les produits. La catalyse implique
la description du paysage, des cols à franchir, des moyens
de les contourner, enfin des itinéraires conduisant à d'autres
destinations.
Comprendre
la catalyse, c'est décrire la réaction dans son environnement.
Cela devrait être de plus en plus le cas durant prochain siècle
et cela devrait permettre d'améliorer les performances des
catalyseurs déjà connus.
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