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L'acétylacétonate de zinc (Zn(acac)₂, n° CAS 14024-63-6), également connu sous le nom de bis(acétylacétonate) de zinc(II) ou Zn(2,4-pentanedionate)₂, est un composé de coordination très polyvalent largement utilisé dans la science des matériaux, la catalyse et la nanotechnologie.
Cette revue complète couvre sa synthèse, ses propriétés structurelles, sa caractérisation spectroscopique et ses diverses applications, notamment son rôle de précurseur dans le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), les procédés sol-gel, la stabilisation des polymères et les applications biomédicales.
Les avancées récentes dans son utilisation pour les nanomatériaux et l’assainissement de l’environnement sont également abordées.
N° CAS 14024-63-6
Introduction
L'acétylacétonate de zinc (Zn(C₅H₇O₂)₂, n° CAS 14024-63-6), également appelé 2,4-pentanedionate de zinc(II) ou dicétonate de zinc, est un complexe de coordination où le zinc(II) est chélaté par deux ligands acétylacétonate (acac).
En raison de son excellente stabilité thermique, de sa solubilité dans les solvants organiques et de sa volatilité, il est largement utilisé comme précurseur en science des matériaux, notamment pour le dépôt de couches minces d'oxyde de zinc (ZnO).
Cet article fournit un examen approfondi de :
La structure moléculaire et la chimie de coordination de Zn(acac)₂.
Diverses approches synthétiques, y compris des méthodes conventionnelles et avancées.
Propriétés physico-chimiques clés influençant ses applications industrielles.
Utilisations de pointe en nanotechnologie, catalyse et biomédecine.
Structure chimique et liaison
Le Zn(acac)₂ présente généralement une géométrie tétraédrique ou octaédrique, selon l'état d'hydratation et les interactions avec le solvant. Ses principales caractéristiques structurales sont les suivantes :
Chélation : Les ligands acac se lient au Zn²⁺ via des atomes d'oxygène de manière bidentée, formant des cycles stables à six chaînons.
Polymorphisme : existe sous forme monomère (dans des solvants non polaires) et polymère (à l'état solide).
Données de cristallographie aux rayons X :
Groupe spatial : P2₁/c
Paramètres de la maille unitaire : a = 8,92 Å, b = 10,45 Å, c = 12,31 Å, β = 105,7°
Méthodes de synthèse
Réaction directe des sels de zinc avec l'acétylacétone
La synthèse la plus courante consiste à faire réagir du chlorure de zinc (ZnCl₂) ou de l'acétate de zinc (Zn(OAc)₂) avec de l'acétylacétone (Hacac) en présence d'une base (par exemple, NaOH ou NH₃) :
Rendement : ~85–90 %
Pureté : ≥ 98 % (la recristallisation à partir de l'éthanol améliore la pureté).
Synthèse solvothermale et assistée par micro-ondes
Méthode solvothermale : les réactions à haute pression et à haute température dans les autoclaves améliorent la cristallinité.
Synthèse par micro-ondes : réduit le temps de réaction de quelques heures à quelques minutes (~15 min à 150°C).
Itinéraires synthétiques alternatifs
Synthèse électrochimique : Oxydation de l'anode de zinc dans des électrolytes contenant de l'acétylacétone.
Synthèse mécanochimique à l'état solide : Broyage de l'oxyde de zinc avec Hacac dans un broyeur à boulets.
Propriétés physicochimiques
Stabilité thermique et décomposition
Point de fusion : ~138°C (avec décomposition).
Analyse thermogravimétrique (ATG) : se décompose à 250–350 °C pour former du ZnO.
Volatilité : Se sublime à ~120°C sous vide, ce qui le rend adapté au CVD.
Solubilité et réactivité
Soluble dans : chloroforme, THF, méthanol, acétone.
Insoluble dans : l'eau, l'hexane.
Hydrolyse : Décomposition lente dans l'air humide.
Données cristallographiques
Densité : 1,42 g/cm³
Indice de réfraction : 1,55
Caractérisation spectroscopique
Spectroscopie infrarouge (IR)
Étirement C=O : ~1600 cm⁻¹ (fort).
Vibrations du Zn-O : ~450 cm⁻¹.
Spectroscopie RMN
RMN ¹H (CDCl₃) : δ 5,5 ppm (CH), 2,0 ppm (CH₃).
RMN du ¹³C : δ 185 ppm (C=O), 100 ppm (CH).
Diffraction des rayons X (DRX)
Confirme la structure cristalline avec des pics caractéristiques à 2θ = 10,5°, 15,8°.
Spectrométrie de masse (MS)
Pic d'ion moléculaire : m/z 263 [Zn(acac)₂]⁺.
Applications
Dépôt de couches minces (CVD/ALD)
Utilisé pour déposer des films de ZnO pour les cellules solaires, les capteurs et les oxydes conducteurs transparents.
Catalyse
Catalyseur de réaction de Henry pour la formation de liaisons CC.
Initiateur de polymérisation pour polyesters.
Stabilisateurs de polymères
Stabilisant UV dans les plastiques (empêche la dégradation).
Applications biomédicales
Activité antimicrobienne contre les bactéries et les champignons.
Potentiel anticancéreux (en cours de recherche).
Énergie et environnement
Supercondensateurs (électrodes à base de ZnO).
Photocatalyse pour la dégradation des polluants.
INFORMATIONS DE SÉCURITÉ CONCERNANT L'ACÉTYLACÉTONATE DE ZINC
Mesures de premiers secours :
Description des mesures de premiers secours :
Conseils généraux :
Consultez un médecin.
Montrez cette fiche de données de sécurité au médecin traitant.
Sortez de la zone dangereuse :
En cas d'inhalation :
En cas d'inhalation, déplacer la personne à l'air frais.
En cas d'arrêt respiratoire, pratiquer la respiration artificielle.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement les vêtements et les chaussures contaminés.
Laver avec du savon et beaucoup d'eau.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec les yeux :
Rincer abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes et consulter un médecin.
Continuer à rincer les yeux pendant le transport vers l’hôpital.
En cas d'ingestion :
NE PAS faire vomir.
Ne jamais rien donner par voie orale à une personne inconsciente.
Rincer la bouche avec de l'eau.
Consultez un médecin.
Mesures de lutte contre l'incendie :
Moyens d'extinction :
Moyens d’extinction appropriés :
Utiliser de l’eau pulvérisée, de la mousse résistante à l’alcool, un produit chimique sec ou du dioxyde de carbone.
Dangers particuliers résultant de la substance ou du mélange
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique
Conseils aux pompiers :
Portez un appareil respiratoire autonome pour lutter contre l'incendie si nécessaire.
Mesures en cas de déversement accidentel :
Précautions individuelles, équipement de protection et procédures d'urgence
Utiliser un équipement de protection individuelle.
Évitez de respirer les vapeurs, les brouillards ou les gaz.
Évacuer le personnel vers des zones sûres.
Précautions environnementales :
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Absorber avec un matériau absorbant inerte et éliminer comme déchet dangereux.
Conserver dans des récipients appropriés et fermés pour l'élimination.
Manipulation et stockage :
Précautions pour une manipulation sans danger :
Éviter l’inhalation de vapeurs ou de brouillards.
Conditions de stockage sûr, y compris d’éventuelles incompatibilités :
Conserver le récipient bien fermé dans un endroit sec et bien aéré.
Les récipients ouverts doivent être soigneusement refermés et maintenus en position verticale pour éviter les fuites.
Classe de stockage (TRGS 510) : 8A : matières dangereuses combustibles et corrosives
Contrôles de l'exposition/protection individuelle :
Paramètres de contrôle :
Composants avec paramètres de contrôle du lieu de travail
Ne contient aucune substance présentant des valeurs limites d’exposition professionnelle.
Contrôles d'exposition :
Contrôles techniques appropriés :
Manipuler conformément aux bonnes pratiques d’hygiène industrielle et de sécurité.
Lavez-vous les mains avant les pauses et à la fin de la journée de travail.
Équipement de protection individuelle :
Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité bien ajustées.
Écran facial (8 pouces minimum).
Utilisez un équipement de protection oculaire testé et approuvé selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou EN 166 (UE).
Protection de la peau :
Manipuler avec des gants.
Les gants doivent être inspectés avant utilisation.
Utiliser des gants appropriés
technique de retrait (sans toucher la surface extérieure du gant) pour éviter tout contact cutané avec ce produit.
Jetez les gants contaminés après utilisation conformément aux lois en vigueur et aux bonnes pratiques de laboratoire.
Se laver et se sécher les mains.
Contact complet :
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Contact par éclaboussures
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Cela ne doit pas être interprété comme une approbation pour un scénario d’utilisation spécifique.
Protection du corps :
Combinaison complète de protection contre les produits chimiques. Le type d'équipement de protection doit être sélectionné en fonction de la concentration et de la quantité de la substance dangereuse sur le lieu de travail spécifique.
Protection respiratoire :
Lorsque l'évaluation des risques montre que les respirateurs à épuration d'air sont appropriés, utilisez un respirateur complet avec des cartouches respiratoires combinées polyvalentes (US) ou de type ABEK (EN 14387) comme solution de secours aux contrôles techniques.
Si le respirateur est le seul moyen de protection, utilisez un respirateur à adduction d’air complet.
Utilisez des respirateurs et des composants testés et approuvés conformément aux normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou CEN (UE).
Contrôle de l'exposition environnementale
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Stabilité et réactivité :
Stabilité chimique :
Stable dans les conditions de stockage recommandées.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants forts :
Produits de décomposition dangereux :
Des produits de décomposition dangereux se forment en cas d'incendie.
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique.
Considérations relatives à l’élimination :
Méthodes de traitement des déchets :
Produit:
Proposez les solutions excédentaires et non recyclables à une entreprise d’élimination agréée.
Contactez un service professionnel agréé d’élimination des déchets pour éliminer ce matériau.
Emballage contaminé :
Éliminer comme produit non utilisé
